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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería
2016
Uso de diferentes agregados finos y fibras en el concreto Uso de diferentes agregados finos y fibras en el concreto
fabricado con cuarzo como agregado grueso fabricado con cuarzo como agregado grueso
Cindy Johana Moncaleano Acosta Universidad de la Salle, Bogotá
Juan Guillermo Jaramillo Campuzano Universidad de la Salle, Bogotá
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Part of the Civil Engineering Commons
Citación recomendada Citación recomendada Moncaleano Acosta, C. J., & Jaramillo Campuzano, J. G. (2016). Uso de diferentes agregados finos y fibras en el concreto fabricado con cuarzo como agregado grueso. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/92
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USO DE DIFERENTES AGREGADOS FINOS Y FIBRAS EN EL CONCRETO
FABRICADO CON CUARZO COMO AGREGADO GRUESO
CINDY JOHANA MONCALEANO ACOSTA JUAN GUILLERMO JARAMILLO CAMPUZANO
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C.
2016
Uso de Diferentes Agregados Finos y Fibras en el Concreto Fabricado con Cuarzo como
Agregado Grueso
Trabajo de Grado Presentado como Requisito para Optar al Título de Ingeniero Civil
Director Temático Ing. Lucio Guillermo López Yépez
Mag. Spc.
Asesora Metodológica Mag. Marlene Cubillos Romero
Universidad de La Salle Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil Bogotá D.C.
2016
Agradecimientos
Los autores expresan sus agradecimientos a:
Lucio Guillermo López Yépez director del trabajo de investigación por la colaboración y
apoyo prestado a este trabajo investigativo.
Marlene Cubillos Romero magister en Lingüística Hispánica por su asesoría constante en
la organización metodológica del trabajo de investigación.
A Fabián Augusto Lamus Báez y Sofía Andrade, Ingenieros civiles, docentes de la
Universidad de la Salle y jurados de nuestro trabajo de grado, por su contribución y
orientación en el progreso del desarrollo del mismo, quienes con exigencia y autonomía
lograron fortalecer la estructuración plasmada en el documento.
A la empresa Cuarzos Margot Caicedo S.A. y a la Universidad de La Salle en especial a
José Luis Rubiano por su colaboración en el suministro de fibra de vidrio para contribuir con
la investigación.
A Luis Eduardo Borja Vargas y Oscar Antonio Malagón laboratoristas de Suelos de la
Universidad de La Salle por su constante apoyo mediante sus conocimientos, comentarios y
sugerencias que orientaron las temáticas a desarrollar con su constante motivación, la que
fue vital para el progreso de esta investigación.
A Camilo Gómez laboratorista de Estructuras de la Universidad de La Salle por su
incondicional apoyo en el procedimiento de los ensayos.
A Luis Antonio Moncaleano Rubiano por la ayuda en el transporte del material residual
vital para la elaboración del trabajo investigativo experimental.
Los docentes de la línea de estructuras y en general a todos aquellos que hicieron parte de
nuestro crecimiento intelectual y formación profesional en la Universidad de La Salle.
Dedicatoria
A Dios que me dio toda la fuerza para salir adelante con este proyecto, que me dio la
fortaleza y el ánimo para soportar cada adversidad que se presentaba en el camino. Gracias a
su infinito amor y sabiduría que me regalo para enfrentar y derribar cada uno de los
obstáculos que surgieron durante el desarrollo del proyecto. Gracias por darme paciencia y
tranquilidad en cada minuto que le dedicaba con amor para culminar con el proyecto de
grado porque gracias a esto pude llegar a cumplir esta meta con gran satisfacción.
A mi madre Mariela Cenada Acosta Prieto. La mujer que me dio su apoyo incondicional
cargado de mucha energía amor y tranquilidad, lo cual me motivo a seguir adelante para
cumplir con mi propósito de grado, mi madre ha sido incondicional en los momentos donde
necesite de su compañía ya que me ayudo al desarrollo de mi propósito en los momentos
donde me sentía derrotada gracias a su compañía y tranquilidad he podido superar
obstáculos, ella ha sido indispensable para mi formación como persona y como profesional
debido a sus valores inculpados y al amor tan grande que me brinda.
A mi padre Luis Antonio Moncaleano Rubiano, quien me apoyo siempre desde inicios de mi
carrera y siempre estuvo pendiente ayudándome a solucionar cada problema que se
presentaba en el camino, mi padre es un hombre maravilloso ejemplar que me acompaño en
todo el recorrido y me ayudo con su tranquilidad amor y sabiduría a enfrentar las
adversidades con madures y paciencia. Lo amo infinitamente y me siento orgullosa de la
persona que es y la persona que formo en mí.
A mi abuela Emelina Acosta Prieto, quien me ha acompañado cada momento de mi carrera
la cual agradezco eternamente su compañía apoyo y amor que me ha brindado, ella es una
excelente mujer la cual me siento orgullosa y amo eternamente por su compasión y amor
que me brindaba cada mañana deseándome bendiciones y éxitos para culminar con mi
propósito.
A mis sobrinas Daniela Moralez Moncaleano y Sofia Moralez Moncaleano, quienes fueron
mi motor de impulso y energía para salir adelante y terminar mi propósito, graduarme que
gracias a su sonrisa, ternura y amor que proyecta a cada instante, que las tengo cerca me
motivan a diario para dejar lo mejor de mí en cada tarea realizada y ser para ellas el mejor
ejemplo a seguir y su apoyo incondicional.
A mis familiares y amigos por estar cada momento difícil de mi vida y apoyarme sin
condición alguna.
Cindy Johana Moncaleano Acosta.
Dedicatoria
En primer lugar a Dios todopoderoso quien fue mi guía en este largo y difícil camino,
brindándome ánimo y total seguridad de que alcanzaría esta meta y llenándome de motivos
que para fortalecerme, darle total prioridad a este proyecto y no desistir ante los
impedimentos que se iban presentando.
A mi padre Guillermo Jaramillo Betancur quien con su ejemplo me enseñó a no desfallecer
ante los obstáculos de la vida, además siempre ha sido mi respaldo en este mundo y gracias
al pude realizar este sueño, puesto que fue quien me oriento por este hermoso camino de la
ingeniería y me apoyo en todos los aspectos, para mi es de gran orgullo y felicidad
retribuirle a la confianza y amor que deposito en mí y sentir que le he cumplido con
satisfacción.
A mi madre Melva Campuzano Arcila quien es la persona que me brindo su amor
incondicional y siempre creyó en mi cuando nadie más lo hizo regalándome las mejores
oportunidades, es la persona que más amo puesto que siempre ha querido lo mejor para mí y
me ha enseñado las cosas importantes de la vida, además es mi guía y lo será siempre con
sus cariñosos consejos que hacen de mí una mejor persona, para mí es un gran orgullo que
ella sea mi madre y sienta que soy una persona de bien como ella siempre me lo inculco.
Y por último a mis hermanas quienes siempre me colaboraron en lo que pudieron y
estuvieron pendientes de mí para lograr esta meta.
Juan Guillermo Jaramillo Campuzano
Tabla de Contenido
p.
Introducción ...................................................................................................................................................... 14
1 Descripción del Proyecto ......................................................................................................................... 17
1.1 Planteamiento del Problema ................................................................................................................ 17
1.2 Justificación ......................................................................................................................................... 18
2. Objetivos .................................................................................................................................................. 19
2.1. Objetivo General .................................................................................................................................. 19
2.2. Objetivos Específicos .......................................................................................................................... 19
3. Marco Referencial .................................................................................................................................... 19
3.1. Antecedentes Teóricos ......................................................................................................................... 19
3.2. Marco Teórico - Conceptual ................................................................................................................ 23
3.2.1. Generalidades. ................................................................................................................................. 23
3.2.2. Concreto. ......................................................................................................................................... 24
3.2.3 Agua. ........................................................................................................................................................ 28
3.2.4 Concreto Translucido ............................................................................................................................... 28
3.2.5 Concreto arquitectónico. ................................................................................................................. 32
3.2.6 Conceptos Generales de la Física Óptica. ........................................................................................... 35
3.2.7 Propiedades Ópticas. ........................................................................................................................... 36
3.2.8 Propiedades ópticas del concreto. ....................................................................................................... 38
3.2.9 Propiedades mecánicas del concreto. .................................................................................................... 39
4. Metodología ............................................................................................................................................. 40
4.1. Fase I. Remplazo de los diferentes materiales (cuarzo, fibras de vidrio, fibra de Nylon, fibra óptica, arena de sílice, arena de Ottawa, arena de cuarzo y PET) en el Concreto. ....................................................... 41
4.1.1. Primera etapa Fase I. Descripción de los ensayos realizados.................................................................. 41
4.1.1.6 Diagrama de flujo. ........................................................................................................................... 50
4.1.2 Segunda etapa Fase I. Realización de Ensayos ...................................................................................... 51
4.1.2.1 Materiales........................................................................................................................................... 51
4.1.2.2 Caracterización física del material. ...................................................................................................... 51
4.1.2.2.1 Caracterización física de los agregados finos. .................................................................................. 52
4.1.2.2.2 Caracterización física del agregado grueso. ...................................................................................... 59
4.1.2.3 Determinación de la masa unitaria y los vacios entre las partículas de los agregados NTC- 92 .......... 62
4.1.2.4 Método para determinar la densidad y la absorción del agregado fino- NTC- 237 ............................ 63
4.1.2.5 Método de ensayo para determinar la densidad y la absorción del agregado grueso- NTC- 176 ....... 65
4.1.2.6 Caracterización física del cemento ...................................................................................................... 66
4.1.2.6.1 Método de ensayo para determinar la densidad del cemento hidráulico - NTC- 221 ...................... 66
4.1.2.7 Método de ensayo para determinar el tiempo de fraguado del cemento hidráulico mediante el aparato de Vicat –NTC 118…………………………………………………………………………………………….68 4.1.2.8 Diseño de mezcla para los diferentes concretos……………..………………………………………..69
4.1.2.8.1 Cantidad de material para cada uno de los diseños de mezcla……………………………………...74
4.1.3 Tercera etapa Fase I. Resultados y análisis de resultados…………………………………………...….83
4.1.3.1 Análisis y resultados del ensayo de resistencia a la compresión ……………….………………….....83
4.1.3.2 Análisis y resultados del ensayo de transmitancia óptica ...…..……………………………………...86
4.1.3.3 Análisis y resultados de asentamiento del concreto ................................................................ ……….88
4.1.3.4 Análisis y resultados del ensayo de contenido de aire del concreto ..................................................... 90
4.2 Fase II ........................................................................................................................................................ 91
4.2.1 Desarrollo del Documento, descripción del documento. ......................................................................... 91
5. Conclusiones y Recomendaciones ........................................................................................................... 92
6. Referencias ............................................................................................................................................... 94
Lista de Tablas
p.
Tabla 4.1: Datos del luxometro........................................................................................................................ 44
Tabla 4.2: Componentes de cada diseño………………………………………………………………….......49
Tabla 4.3: Granulometría de la arena de cuarzo .......................................................................................... …53
Tabla 4.4: Módulo de finura de la arena de cuarzo ......................................................................................... 53
Tabla 4.5: Análisis granulométrico de la arena de cuarzo .............................................................................. 54|
Tabla 4.6: Granulometría de la arena de sílice ................................................................................................. 55
Tabla 4.7: Modulo de finura de la arena de silice ............................................................................................ 55
Tabla 4.8: Analisis granulométrico de la arena de sílice .................................................................................. 56
Tabla 4.9: Granulometría de la arena de Ottawa ............................................................................................. 57
Tabla 4.10: Módulo de finura de la arena de Ottawa ....................................................................................... 57
Tabla 4.11: Análisis granulometrico para la arena de Ottawa ......................................................................... 58
Tabla 4.12: Granulometría escogida para el agregado grueso ......................................................................... 59
Tabla 4.13: Granulometria del cuarzo ............................................................................................................. 60
Tabla 4.14: Analisis granulométrico para el agregado grueso ......................................................................... 61
Tabla 4.15: Pesos unitarios de los agregados ................................................................................................... 63
Tabla 4.16: Densidad aparente y porcentaje de absorción de los agregados finos…...…………………...….65
Tabla 4.17: Porcentaje de absorción del agregado grueso (cuarzo) ................................................................. 66
Tabla 4.18: Densidad del cemento ................................................................................................................... 67
Tabla 4.19: Tiempo de fraguado inicial y final por Vicat ................................................................................ 68
Tabla 4.20: Ensayos realizados ........................................................................................................................ 69
Tabla 4.21: Contenido de aire para 1m³ de concreto ....................................................................................... 70
Tabla 4.22: Determinación del contenido de agua para de 1 �� de concreto .................................................. 71
Tabla 4.23: Resistencia especificada a la compresión de diseño ..................................................................... 71
Tabla 4.24: Relación agua-cemento (A/C) ...................................................................................................... 72
Tabla 4.25: Módulo de finura de los agregados finos ...................................................................................... 73
Tabla 4.26: Densidad unitaria del agregado grueso (cuarzo) ........................................................................... 73
Tabla 4.27: Cantidades utilizadas en cada diseño…………………………………...……………………......74
Tabla 4.28: Resumen de diseño de mezcla #1 …………………………………………………………….......78
Tabla 4.29: Resumen de diseño de mezcla #2 …………………………………………………………….......78
Tabla 4.30: Resumen de diseño de mezcla #3 …………………………………………………………….......79
Tabla 4.31: Resumen de diseño de mezcla #4 …………………………………………………………….......79
Tabla 4.32: Resumen de diseño de mezcla #5 …………………………………………………………….......80
Tabla 4.33: Resumen de diseño de mezcla #6 …………………………………………………………….......80
Tabla 4.34: Resumen de diseño de mezcla #7 …………………………………………………………….......81
Tabla 4.35: Resumen de diseño de mezcla #8 …………………………………………………………….......81
Tabla 4.36: Resumen de diseño de mezcla #9 …………………………………………………………….......82
Tabla 4.37: Resumen de diseño de mezcla #10 …………………………………………………………........82
Tabla 4.38: Resumen de diseño de mezcla #11 …………………………………………………………........83
Tabla 4.39: Calculo de transmitancia optica por cada diseño …………………………………...……….......86
Tabla 4.40: Asentamientos de cada diseño ……………………………………………………………….......88
Tabla 4.41: Tabla de datos obtenidos y porcentaje y contenido de aire……….……………………………..90
Lista de Figuras p.
Figura 3.1. Reflexión de la luz ......................................................................................................................... 37
Figura 3.2 Absorción de la luz ......................................................................................................................... 38
Figura 3.3 Ensayo para determinar la resistencia a la compresión .................................................................. 40
Figura 4.1. Ensayo para determinar la transmitancia óptica………………………………………………….43
Figura 4.2 Ensayo para determinar el asentamiento del concreto……………………………………………..44
Figura 4.3 Medidor tipo B .............................................................................................................................. 47
Figura 4.4 Olla del contenido de aire a presion, medidor tipo B ..................................................................... 47
Figura 4.5 Granulometría del agregado fino (arena de cuarzo) ....................................................................... 54
Figura 4.6 Granulometría del agregado fino (arena de silice).......................................................................... 56
Figura 4.7 Granulometría del agregado fino (arena de Ottawa) ...................................................................... 58
Figura 4.8 Granulometría del agregado grueso ................................................................................................ 61
Figura 4.9 Diseño vs resistencia a la compresión curado a los 7,14,21 y 28 días ............................................ 84
Figura 4.10 Intensidad de enregía transmitida por los diferentes diseños fabricados .................................... .87
Figura 4.11 Asentamiento de las mezclas ........................................................................................................ 89
Figura 4.12 Contenido de aire en el concreto .................................................................................................. 90
Apéndice
p.
Apéndice A Ficha tecnica del cemento blanco de uso general argos. ….…………………………………...97
Apéndice B Especificaciones de los 11 diseños fabricados.………………………………………………...100
Apéndice C Especificaciones de los 11 diseños fabricados para el cálculo de transmitancia optica…..…..112
Apéndice D Memoria de cálculo de los 11 diseños fabricados………………………………………….….115
Apéndice E Datos arrojados por la máquina universal en el ensayo resistencia a la compresión para cilindros de 4” ……….………………………………………………………………………………………..144
Apéndice F Cuadro resumen para ensayos de resistencia a la compresión con cilindros curados a la inmersión. Relación agua-cemento 0,65 ………………….………………………………………………….155
Apéndice G Contenido fotográfico de los ensayos de contenido de aire para cada diseño fabricado. …………………………………………………………………………………………………………………158
Apéndice H Contenido fotográfico de los ensayos de resistencia a la compresion por cada diseño fabricado. ……………………….……………………………………………………………………...164
14
Introducción
El presente proyecto contiene la investigación experimental para analizar el
comportamiento de los diferentes materiales como lo son: cuarzo, arena de sílice, arena de
Ottawa, fibra de vidrio, fibra de Nilón, fibra óptica, y PET en la elaboración de un nuevo
concreto para determinar la transmitancia óptica y la resistencia a la compresión.
La composición básica del concreto es cemento, agua y agregados. El cemento y los
agregados representan un 25% y el 65% del concreto formado respectivamente, aunque
esto puede variar según el uso y destino del concreto. El cual es moldeable a cualquier
forma en estado fresco por ser una mezcla húmeda, su resistencia varía dependiendo de su
diseño de mezcla, y funciona mejor forma cuando es sometido a la resistencia a la
compresión; de esta manera, las propiedades químicas y físicas del concreto dependerán en
gran medida de las propiedades que presenten estos materiales y del grado en que el
cemento se hidrate. (Conceptos Básicos del concreto, Ing Uribe, R, 2004).
Una hidratación pobre del cemento conduce a una porosidad alta en el aglomerado, esto
se debe tener en cuenta para la fabricación del concreto a estudiar en este proyecto.
Se puede decir que su principal componente es el cuarzo, que es utilizado siempre como
agregado grueso, en esta investigación; se compone de sílice (SiO2). El cuarzo micro
cristalino se usa como piedra de adorno (semipreciosa) y el sílex, debido a su dureza, fue
empleado por el hombre prehistórico para fabricar utensilios y armas. Existe otro mineral
llamado feldespato, que puede confundirse con el cuarzo aunque los índices de refracción
son menores que los del cristal de sílice; este es el mineral más común de la corteza
terrestre estando presente en una gran cantidad de rocas ígneas, metamórficas y
sedimentarias. Se destaca por su dureza y resistencia a la meteorización en la superficie
terrestre.
15
El concreto con transmitancia óptica a base de cuarzo ofrece características estéticas
superiores a las del concreto tradicional, que es usado actualmente para construcciones
civiles.
El concreto de cuarzo puede ser utilizado en la realización de elementos no
estructurales como muros y fachadas. Para esto se realizaron dosificaciones diferentes,
con el objetivo de escoger cuál de estas cuenta con un mejor desempeño a la transmitancia
óptica, este material también tubo características mecánicas aceptables a la compresión ya
que se utilizó cemento blanco Portland Tipo I para su fabricación, efectivamente, por el
componente del cemento hubo un grado de resistencia que aporto a este concreto; se espera
que este concreto con transmitancia óptica a base de cuarzo se pueda dar a conocer por su
acabado perfecto y translucido en el mercado de las construcciones civiles y pueda ser un
material que revolucione la construcción y el cliente pueda disminuir otros gastos como
los son los acabados y la luz eléctrica.
Se requiere fabricar un concreto arquitectónico con transmitancia óptica para generar un
uso eficiente de la energía, también utilizar varios porcentajes del material propuesto para
la elaboración del concreto y así conocer la influencia de estos componentes en las
propiedades mecánicas del concreto con transmitancia óptica.
Para realizar esta investigación se analizan los antecedentes del concreto convencional,
ya que sus componentes han interactuado favorablemente con las adiciones que han surgido
a través del tiempo, generando nuevas experiencias al concreto; las cuales permiten
adquirir elementos y conocimientos necesarios para iniciar el desarrollo de esta
investigación, con el interés de conocer el comportamiento del concreto remplazando otros
materiales diferentes al concreto convencional.
En este documento se muestran los resultados obtenidos de los ensayos de resistencia a
la compresión, del estudio a realizar; se observa con respecto a los materiales estudiados,
que los diseños cumplen con el parámetro de resistencia para el cual se diseñó; y la
16
transmitancia óptica, presentan diferentes características al concreto fabricado con cuarzo
a medida de que se van variando los diferentes materiales estudiados en el concreto. Estos
resultados son analizados en una primera fase de la investigación, donde es posible
observar que las propiedades mecánicas del concreto son afectadas por los diferentes
materiales.
17
1 Descr ipción del Proyecto
1.1. Planteamiento del Problema
El cemento es un material de construcción con un sin fin de empleos en el campo de la
construcción. Con el paso de los años y la evolución de las técnicas constructivas el
cemento ha pasado de simple material conglomerante empleado en los trabajos de
construcción a un material, decorativo de alto rendimiento. Los componentes del cemento
provienen de la explotación de los minerales y los agregados normalmente son extraídos de
canteras que están establecidas en diferentes regiones, los cuales, acompañados del
cemento permiten la fabricación del concreto.
Los materiales son adquiridos de la naturaleza, produciendo alteración en la superficie
terrestre; debido a esto se pretende con el uso del concreto con transmitancia óptica,
disminuir materiales innecesarios para la construcción de obras, esto quiere decir que no es
necesario alterar la explotación de los agregados ya que las diferentes combinaciones de
materiales son ajenas a los convencionales (grava, arena, cemento, agua y aditivos). Esto
con el propósito de brindar beneficios a la construcción debido a que el concreto está
diseñado para generar transmitancia óptica, el concreto a base de cuarzo esto se hace con el
fin de que este concreto arrogue colores translucidos; para así disminuir en parte el uso de
energía eléctrica que se necesitaría si se tuviera un concreto convencional, ya que las
construcciones fabricadas con concreto convencional no permite el paso de luz por su
apariencia y color oscuro; el concreto con transmitancia óptica permite que
arquitectónicamente su apariencia sea estética y más bonita comparada con concreto
tradicional utilizado en la mayoría de construcciones.
La idea de este proyecto es generar estructuras estéticamente más competitivas respecto
a los diferentes materiales desde el punto de vista arquitectónico y buscar el posible uso en
las diferente estructuras que podrían fabricarse con este concreto, ya que generaría ahorro
de posibles materiales para sus acabados como por ejemplo pañetes, pinturas entre otras;
18
además de ahorro en luz eléctrica, debido a que se transportara un porcentaje de luz natural
entre este mismo, brindando una resistencia adecuada en las obras de ingeniería civil.
Por tal motivo se pretende crear un concreto en el cual se adicionen diferentes materiales
tales como: cuarzo, arena de sílice, arena de Ottawa, arena de cuarzo, fibra de vidrio, fibra
de Nylon y PET, siendo el principal componente de este concreto el cuarzo ya que este
genera en gran parte la translucidez del mismo.
Es por eso que el objetivo de esta investigación es determinar el efecto del cuarzo como
agregado grueso, para lograr transmitancia óptica en elementos no estructurales, para
conocer cuál es la incidencia de éste en el concreto, en que pueden afectar los diferentes
materiales, en las propiedades mecánicas tales como la resistencia a la compresión, y la
transmitancia óptica.
1.2. Justificación
Se opta por un trabajo de grado con una línea de investigación enfocada a la
experimentación, en la cual se elige el tema con base al conocimiento previo adquirido
durante el pregrado; cuya formación nos llevó a encaminarnos por el estudio de diferentes
materiales para implementar en la construcción; con este proyecto se busca crear
alternativas y tendencias del concreto con transmitancia óptica, empleando materiales
diferentes a los del concreto convencional como en este caso el cuarzo como principal
componente utilizándolo como agregado grueso, arena de sílice, arena de Ottawa, arena de
cuarzo, fibra de vidrio, fibra de nylon fibra óptica y PET, teniendo en cuenta que estos
materiales serán utilizados en once diferentes diseños; y con esto se pretende conocer la
incidencia de éste en las propiedades mecánicas del concreto y así decidir cuál de estos
diseños fabricados es el más apropiado para el traspaso de luz, garantizando una buena
resistencia a la compresión . Además de esto se busca conocer los resultados para
determinar si es viable su aplicabilidad como concreto arquitectónico, de esta manera
transmitir la información a la sociedad interesada.
19
2 Objetivos
2.1. Objetivo General
Determinar el efecto de los diferentes agregados finos tales como arena de sílice arena
de Ottawa y cuarzo molido y diferentes fibras como fibra de vidrio y fibra de Nylon en la
resistencia a la compresión y transmitancia óptica del concreto fabricado con cuarzo como
agregado grueso.
2.2. Objetivos Específicos
Evaluar el efecto de los diferentes materiales de estudio (agregado fino y fibras) del
concreto con agregado grueso de cuarzo en la resistencia a la compresión del concreto de
cuarzo.
Valorar el efecto de los diferentes materiales de estudio (agregado fino y fibras) del
concreto con agregado grueso de cuarzo en la transmitancia óptica obtenida por medio de
una fuente de luz y un detector de intensidad (luxómetro).
3. Marco Referencial
3.1. Antecedentes Teór icos
Las primeras investigaciones acerca del concreto translucido se realizaron en la
universidad de Houston en el año 1999 dirigidas por el arquitecto Bill Price junto a Rem
Koolhaas donde se cuestionaron si podían crear un concreto que permitiera el paso de la
20
luz, al realizar algunas pruebas analizaron cuáles eran los componentes que podían ser
sustituidos para que tuviera más translucidez el producto final y aun así no se afectara su
composición básica. El primer concreto translucido se obtuvo a base de vidrio y plástico
esto llevó a Price a crear distintos tipos de concreto translucido y someterlos a pruebas de
compresión y flexión produciendo muchos diagramas de estudio que nunca quiso publicar,
hoy en día todavía trabaja en su creación dándole mejores adaptaciones para su uso. (“El
Origen del hormigón Translucido” , 2013).
En el año 2001 el arquitecto Aron Losonczi en la ciudad de Csongrád (Hungria)
combinó el concreto con fibras ópticas que permitieron el paso de la luz obteniendo
excelentes resultados en absorción de luz del mortero produciendo transmitancia óptica,
combinó diferentes cantidades de fibras de vidrio con cemento donde las fibras forman una
matriz y estas corren en paralelo por la dimensiones más grandes del elemento, y aunque
no se nota en la superficie deja un muy buen aspecto al producto final tanto para la vista
como para el tacto ya que su acabado es muy estético, las fibras ópticas tienen grandes
cualidades como son: la capacidad de trasmitir luz en cualquier superficie ya que sus
filamentos transportan esta sin importar si su trayectoria es a través de curvas, bordes o
esquinas sin ser interrumpido, la proporción de fibras es muy bajo tan solo el 4% con
respecto al volumen total, estas fibras no tienen ningún efecto en la resistencia a
compresión del material.
Aron Losonczi formó la empresa llamada Litracon (Ligth trasmitting concrete) la cual
produce grandes paneles del producto garantizando el paso de la luz. (“El Origen del
Hormigo Translucido” , 2013).
En el año 2005 fue cuando los ingenieros civiles mexicanos José Sosa Gutiérrez y
Sergio Omar Galván obtuvieron un nuevo tipo de concreto cuyo proceso de fabricación es
igual al tradicional pero tiene la característica de no oponerse al paso de la luz, este se
realizó con fórmulas diferentes a las de sus dos antecesores, puesto que reemplazan los
agregados grueso y fino por resinas y fibras ópticas, además alcanzaron a darle
características mecánicas y estéticas superiores a las del concreto tradicional como son
21
resistencia de hasta 450 Kg/cm², sus componentes no se deterioran bajo el agua y es 30 %
más liviano que el concreto tradicional. Algunas otras características son: su gran cohesión,
excelente resistencia y durabilidad, tiene un aspecto uniforme, pude pigmentarse con otros
colores, puede moderase su translucidez, menor figuración que el concreto tradicional, se
pueden diseñar elementos con menor espesor ya que sus características mecánicas así se lo
permite, después de 24 horas de ser desencofrado ya alcanza el 70% de su resistencia final,
es muy resistente a la corrosión. Se utiliza el aditivo illum que es una fórmula secreta la
cual ayuda a dar más resistencia al concreto y ayuda a su transparencia y se puede
comercializar prefabricado o como aditivo. (“Concreto Translucido” , 2008).
En Colombia el profesor Josef Farviarz junto con Ary Alain Hoyos realizaron una
investigación acerca del uso de la fluorita en morteros para que pudiera traspasar la luz a
través de estos, para tal fin se analizaron las propiedades físicas y químicas de los
agregados y el cemento Portland tipo III, además de las fibras de vidrio, ellos utilizaron dos
relaciones agua-cemento diferentes de 0.50 y de 0.60 y variaron sus dosificaciones, el
aporte principal de las fibras ópticas fue que al ser mezcladas directamente con el cemento
ya constituían un solo material y después al fundirlo con los demás agregados estas fibras
cumplen la función de hacer haces de luz y guiar está a través del mortero, se evaluó cómo
la luz debe estar en pequeños paquetes de fotones para que su energía sea cuan tizada y así
tenga mayor visibilidad ya que para esto la luz debe tener longitudes de onda entre 400 y
700 nm.
Se estudió la reflexión que es la intensidad del haz reflejado y el haz incidente en cada
uno de los materiales que componían el mortero fabricado y al mortero después de su
curado para medir el índice de reflexión se debe tener en cuenta la velocidad de la luz en el
vacío y la velocidad de la luz cuando entra en el material, la primera pérdida se da justo en
la frontera entre el aire y el material puesto que allí parte de la luz es devuelta y esto
depende del índice de refracción del material.
22
A la vez ellos analizaron la absorción de luz en los materiales y el mortero siendo esta
propiedad óptica la que determina la cantidad la luz que absorbe la muestra después de
recibir un haz de luz directo.
La transmitancia es la propiedad que muestra cómo cuando el haz de luz ha atravesado
todo el material se encuentra de nuevo con otra barrera que es la frontera de salida entre el
material y el aire donde se disipa la misma energía que cuando el haz de luz se encuentra
con la primera frontera (de entrada) y por esto después de atravesar todo el material el haz
de luz sale con una intensidad menor a la que ha entrado; la luz transmitida es el resultado
final de la luz que sale por la cara del mortero se obtiene al restar de la luz incidente las dos
reflexiones de las fronteras en los bordes y la intensidad que ha sido absorbida dentro del
material .
Así pues luego se midieron en un aparato llamado espectrofotómetro las características
de este concreto mostrando que a medida que el espesor del mortero aumenta los
porcentajes de transmitancia de luz son menores mientras que la reflexión de la luz si es
casi igual así se varíe el espesor de la muestra y por último se comprobó cómo el índice de
extinción de la luz aumentaba si el espesor de la muestra es menor. (“Concreto Translucido
Transmision de Luz Visible a Través de Morteros con Fluorita como Agregado Fino” ,
Hoyos Montilla, 2012).
La investigación más reciente realizada durante todo el año 2013 fue hecha por el
doctor Ricardo Cruz y los ingenieros civiles de la Universidad Industrial de Santander
Diana Franco y Edwin Pérez, estos personajes realizaron diferentes diseños de mezclas
reemplazando el cemento por metacaolín y reemplazando el agregado fino por filamentos
muy finos de vidrio y adicionaron fibras ópticas apara dar mayor translucidez; para medir
las características mecánicas de este material se fundieron briquetas de 5 cm de lado y se
les realizaron pruebas a compresión, para realizar el ensayo a flexión fundieron viguetas de
4 cm x 4cm x 16 cm de largo y se llevó a la máquina universal Trebel donde se aplicó la
carga al centro de la luz de la vigueta y por último se realizó el ensayo de tracción directa
de acuerdo con la NTC 119; para medir la transmitancia de luz en el material se realizaron
23
3 especímenes de 5 cm de lado y se dejaron expuestas a la luz directa de rayos laser y a la
luz directa del sol y se midió el paso del espectro visible por medio de un
espectrofotómetro.
Los resultados obtenidos muestran que las fibras ópticas influyen negativamente en la
compresión, la tracción y la flexión del concreto, en cuanto a la transmitancia de luz el
resultado fue menor al 1% lo suficiente para que el ojo humano lo pueda captar, el vidrio no
aporta a la translucidez del material solamente actúa como agregado fino dentro de este.
(“Uso de Meta caolín, Vidrio Reciclado y Fibra Óptica en la Elaboración de un Concreto
Translúcido” , Duran. F, 2013).
3.2. Marco Teór ico - Conceptual
3.2.1 Generalidades.
Al inicio de la civilización el ser humano tiene la necesidad de crear construcciones en
piedra, principalmente como protección. Estas estructuras ingenieriles hechas en piedra,
son mejoradas después en piedras unidas con arcilla o mezcla de cal y arena; la
construcción más antigua en concreto fue aproximadamente en los años 5600 a;
posteriormente en los años 500 a.C se formó el primer concreto en la historia, diseñado con
cal viva, arena, agua y con la adición de piedra triturada, tejas rotas o ladrillo; donde se
descubre también que la arena con mayor resistencia era derivada de ciertas rocas
volcánicas y tenía mayor duración tanto en agua dulce como salada. (Niño, 2010).
El desarrollo del concreto propiamente dicho como material de construcción comenzó
hacia principios del siglo pasado, poco después de la obtención de la patente del “Cemento
Portland” (pulverización de tres partes de piedra caliza por una de arcilla) (1824) y
posteriormente se afianzó con la invención del concreto reforzado hacia 1861. (Niño, 2010).
El concreto es el material de construcción más utilizado a nivel mundial ya que es de
24
fácil obtención, además que sus componentes son naturales y extraídos de rocas volcánicas
resistentes garantizando grandes resistencias a la construcción, sus propiedades físicas y
mecánicas para ser usado como elemento estructural y economía. (Niño, 2010).
Una mezcla de un material aglutinante se define como los materiales de relleno, agua y
en algunos casos aditivos que al endurecerse forman un sólido compacto que después de
cierto tiempo es capaz de soportar grandes esfuerzos de compresión; además de esto, es
necesario de un diseño de mezcla que consiste en la selección de diferentes dosificaciones
de agregados y algunos componentes adicionales como lo nombraba anteriormente
(aditivos), constituyentes disponibles para producir económicamente como sea posible una
masa volumétrica con el grado requerido de manejabilidad que al endurecer a la velocidad
apropiada adquiera las propiedades mecánicas que exige el diseño de mezcla, que
permiten ser utilizados, en grandes edificaciones, brindando estabilidad y además gran
apariencia física. (Solares, 2008).
Ahora bien hablando, del concreto arquitectónico, la estructura ha sido revestida con
materiales estéticos con el fin de decorarlas, para obtener un aspecto atractivo y encantador,
produciendo un agrado social sin generar mucho trabajo a la hora de implementarlo
teniendo en cuenta que no se requieren acabados.
3.2.2. Concreto.
Mezcla de varios componentes, básicamente cemento, agua y agregados. Así las
propiedades físicas y químicas del concreto dependerán de las propiedades que presenten
los materiales utilizados y el grado en que el cemento se hidrate.
El concreto puede ser mezclado a mano o en mezcladoras mecánicas, que al estar en
estado fresco puede ser trabajado o moldeado en diferentes formas, y así se conserva
durante la colocación y la compactación. Las propiedades más importantes en este estado
son la trabajabilidad y la cohesión. Cuando el concreto ya no está blando, se conoce como
25
fraguado del concreto, teniendo lugar después de la compactación y durante el acabado.
Después de que el concreto ha fraguado empieza a ganar resistencia y se endurece. Las
propiedades del concreto endurecido son resistencia y durabilidad. (Uribe, 2004).
El cemento es un material aglutinante que presenta propiedades de adherencia y
cohesión y que permite la unión de fragmentos minerales entre sí, formando un material
compacto. Este material tiene la propiedad de fraguar y endurecerse en presencia de agua
presentando un proceso de reacción química que se conoce como hidratación.
El cemento portland blanco tipo I fue el utilizado para la elaboración de los especímenes
cilíndricos, es uno de los cementos más ampliamente usado. El proceso comienza en la
cantera de piedra caliza, la piedra caliza que está cerca de la superficie tiene un alto
contenido de calcio (CaO), sílice (SiO2), hierro (Fe2O3) y óxido(Al2O3) de aluminio, a
mayor profundidad la piedra caliza es más pura, contiene menos de esos minerales y más
carbonato de calcio. Para llegar a la piedra caliza se debe dinamitar la cantera a cielo
abierto capa por capa, las rocas son llevadas a la planta a la trituradora de martillos, en
donde reducen el tamaño de éstas, de allí pasan a una trituradora secundaria donde las
rocas ricas en carbonato de calcio y las bajas en carbonato se trituran por separado; luego se
mezclan y la proporción varía de acuerdo al tipo de cemento que aparece el proceso
llamado pre homogenización donde se dosifican las materias primas caliza, arena, arcilla y
mineral de hierro de acuerdo al tipo de cemento que se vaya a producir, para un cemento
portland las dosificaciones generalmente utilizadas en proporciones aproximadas son de un
60% de cal, 19% de óxido de silicio,8% de óxido de aluminio, 5% de hierro, 5% de óxido
de magnesio y3% de trióxido de azufre (SCRIBD).
El material dosificado pasa por una banda transportadora que lo lleva a un molino, en
la molienda lo que antes era roca se convierte en un material muy fino, polvo, este material
es transportado por unos hilos de mezclado en seco donde se homogeniza, a esto se le
denomina mezcla pura. El rodillo mezcla y tritura los ingredientes uniformemente
produciendo un polvo de roca seco, ese polvo pasa a una pre-calentadora, la temperatura
del polvo es de 80º antes de entrar, en 40 segundos está 10 veces más caliente. Así
26
comienza el proceso de unir los minerales que más tarde se endurecerán cuando se
hidraten con agua. La pre-calentadora esta implementada con un calcinador rápido que en
unos 5 segundos elimina el 95% del anhídrido carbónico del polvo a través de una reacción
química, esto aísla la cal que es el elemento más importante del cemento. El polvo pasa a
un horno giratorio cilíndrico que lo mueve de arriba abajo, el horno gira unas dos vueltas
por minuto para garantizar que el material viaja a la velocidad adecuada, la llama de gas del
quemador que está en el fondo arde a uno 1700 ºC, cuando el polvo que se aproxima a él
alcanza los 1500 ºC se fusionan y forman piezas de 20 mm de diámetro aproximadamente
que se denominan Clinker (CaO – SiO2 – Al2O3 – Fe2O3), cuando el Clinker sale del horno
unos ventiladores grandes lo enfrían a una temperatura de 60 ºC, es importante enfriar el
Clinker rápidamente para obtener cemento de calidad, a partir de ahí el Clinker pasa a la
zona de almacenaje, la última etapa en la fabricación del cemento es el triturado final, se
añade yeso al Clinker formando sulfato de calcio (SaSO4), la cantidad precisa varía según
el tipo de cemento que se fabrique, el yeso retrasa el tiempo que tarda el cemento en fraguar
para que pueda trabajarse hasta dos horas antes de que endurezca. Los molinos de rodillo
para cemento se laman molinos de bola porque contienen bola de metal unas 150
toneladas en los molinos más grandes, a medida que el rodillo gira las bolas trituran el
Clinker y el yeso para crear un polvo fino que pueden pasar a través de un tamiz de 45
micrómetros.
Los agregados se forman a partir de las rocas (masa mineral en grandes bloque y
fragmentos, conformada por silicatos, sulfatos, carbonatos y óxidos). Estos agregados
pueden provenir de forma natural o explotaciones artificiales que aglomerados por el
cemento portland en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial), llamada
concreto. Estos agregados ocupan hasta tres cuartas partes del volumen del concreto.
Los agregados se pueden considerar, todos aquellos materiales que teniendo una
resistencia propia suficiente, no perturben ni afecten desfavorablemente las propiedades y
características de la mezcla y garanticen una adherencia suficiente con la pasta endurecida
del cemento Portland ya que sus propiedades térmicas, físicas y químicas pueden
27
modificar, en muchos casos, las características mecánicas, como fortaleza estructural y
durabilidad del concreto. En general, la mayoría son materiales inertes, es decir, que no
desarrollan ningún tipo de reacciones con los demás componentes de la mezcla,
especialmente con el cemento; sin embargo, existen algunos agregados cuya fracción más
fina presenta actividad en virtud de sus propiedades hidráulicas colaborando con el
desarrollo de la resistencia mecánica, tales como: las escorias de alto horno de las
siderúrgicas, los materiales de origen volcánico en donde hay sílice activo. Un agregado de
calidad pobre puede producir un concreto débil. Su composición química puede ayudar
también a disminuir el deterioro provocado por el ataque de ácidos y sulfatos. (Morales,
2010)
Estas reacciones tanto buenas como dañinas entre el agregado y la pasta de cemento son
la “epitaxia la cual mejora la adherencia entre ciertos agregados calizos y la pasta de
cemento, a medida que transcurre el tiempo; lo cual favorece el desarrollo de las
propiedades en el concreto endurecido; y la reacción álcali-agregao; y la reacción álcali-
agregado la cual es desfavorable porque origina esfuerzos de tensión dentro de la masa
endurecida del concreto causando fallas en la estructura ya que el concreto tiene una baja
resistencia a la tensión; la reacción más común se produce entre los óxidos de sílice (SiO2)
en sus formas inestables y los óxidos alcalinos de la pasta de cemento (Na2O y K2O),
reacción de tipo sólido-líquido, produce un gel hinchable que aumenta el volumen a medida
que absorbe agua, lo cual origina presiones internas en el concreto que conducen a la
expansión, agrietamiento y ruptura de la pasta de cemento” . (Rivera, 2007).
El agua de mezclado debe ser adecuada para la trabajabilidad del concreto pero siempre
es mayor a la cantidad necesaria para la hidratación completa del cemento (22-25%).
(Carrasco. 2009.)
28
3.2.3. Agua.
El agua es perjudicial cuando contienen excesivas cantidades de azúcar, ácidos, materia
orgánica, aceites, sulfatos, sales alcalinas, efluentes de cloaca, sólidos suspendidos y gases.
Se dice que el agua para mezclado del concreto es aceptada siempre y cuando sea potable,
pero en otros casos, agua no potable es satisfactoria para fabricar concreto y cumpliendo
con las especificaciones exigidas. (Carrasco. 2009)
Algunas impurezas del agua de mezclado sobre la calidad del hormigón son el carbonato
alcalino que causa fraguado rápido, el bicarbonato puede tanto acelerar como retardar el
fraguado, los cloruros disminuyen la capa de óxido protectora que se forma sobre el acero
haciendo que se produzca corrosión en el refuerzo de la estructura, los sulfatos producen
expansión y deterioro principalmente en áreas donde el hormigón será expuesto a suelos o
aguas con alto contenido de sulfatos, estas impurezas siempre afectan la resistencia del
concreto. (Carrasco, 2009)
3.2.4 Concreto Translucido
Al comienzo del siglo XXI aparece el concreto translucido el cual tiene un novedoso
acabado con grandes diferencias comparado con el concreto tradicional y produce grandes
ventajas frente a este como son:
-Permite el paso de más del 70% de la luz
-Mayor impermeabilidad
- Es más ligero
-Resistente al ataque de las sales
-Resistente a altas temperatura
-Ahorra energía eléctrica
-Ahorra materiales para acabados.
29
Al desarrollarse un concreto traslucido se utilizaron dos matrices diferentes para crear
este nuevo concreto translucido; una epoxica y otra poli-carbonatada cada una con su
catalizador para que al reaccionar químicamente forme el concreto. Al igual que en el
concreto tradicional se utiliza cemento Portland blanco tipo I, además de los agregados se
utilizan, fibras de vidrio, fibras ópticas que son hilos finos de vidrio o plástico que tienen
como función transmitir la luz dentro del concreto, las fibras que se deben utilizar son
monomodo y vigentes, que no tienen ningún recubrimiento, sílice y fluorita que dentro de
este concreto fabricado, tiene la capacidad de dejar que traspase la luz. (Concreto
Translucido, 2014).
A continuación se muestran los diferentes componentes del concreto con cuarzo,
estudiado en la investigación.
Cemento blanco Por tland tipo I : es un cemento especial que se fabrica a partir de la
piedra caliza que es la base de todos los cementos, el caolín es una arcilla blanca que
contiene mucha alúmina, yeso tiene el mismo efecto de brindar resistencia en el concreto
que el cemento gris al evaluar su resistencia a compresión y se utiliza para obras
arquitectónicas que requieren brillantez y dar acabados artísticos, su resistencia mínima a la
compresión se da después de tres días y es de 204 Kg/cm² y la máxima se da a los 28 días y
es de 510Kg/ cm² su fraguado tarda de 70 a 180 minutos.
Las rocas con propiedades de transmitancia de este concreto son:
El cuarzo: En la naturaleza, los cuarzos se presentan en tres formas diferentes: como
cristales sueltos, más o menos fracturados, agrupados en drusas, o encerrados en geodas
dentro de cubiertas del grupo de las calcedonias, generalmente ágata, jaspe o cornalina.
En la escala de Mohs, el cristal de cuarzo transparente tiene una dureza de 7.0. El índice
de refracción del cuarzo está entre 1,544 y 1,553. El cristal de cuarzo tiene una veta blanca,
una estructura de cristal hexagonal y una fractura concoidea. No hay divisiones en cristal de
cuarzo, y la tenacidad es frágil. El cuarzo transparente entra en el grupo de los silicatos,
tiene un brillo vítreo y un nivel de translucidez de transparente a opaco. Las características
30
llamativas del cristal de cuarzo, incluyen una aparición frecuente de fracturas concoideas en
sus caras, dureza, estrías en las caras y formas de cristal, se disuelve en ácido fluorhídrico
para limpiar el mineral de algún tipo de suelo. El cuarzo es comercializado principalmente
para la fabricación de vidrio, ladrillos de sílice y el polvo del cuarzo se utiliza por lo
general para hacer porcelanas, papel de lija y rellenos, pero no se tienen antecedentes de
que este material haya sido utilizado antes para la creación de concretos.
Fluor ita: naturalmente no posee ninguna calorificación solo en algunos casos pero estas
son impurezas orgánicas que se forman, por la combinación de calcio y flúor y pertenece a
la clase de los haluros pero algunas poseen estroncio o samario, esto hace que su
calorificación cambie a un color violeta o verde, tiene una dureza de 7 en la escala de Mohs
y su densidad es de 3180 g/cm³.
Es utilizada en el concreto translucido para aprovechar su dureza y poderle dar más
resistencia a la compresión, por su color transparente no impide el paso de la luz a través
de este además es muy resistente al ataque de las sales.
Agua: está compuesta por dos partes de hidrogeno y una de oxígeno, los óxidos básicos,
los metales y no metales y se une a sales formando hidratos; su punto de fusión se alcanza a
los 0°C y su punto de ebullición a los 100°C.
El agua dentro del concreto tradicional se encuentra entre 10% a 24% dependiendo del
tamaño máximo nominal del agregado, se debe tener mucho cuidado con el agua que se
utilizara para la mezcla puesto que si tiene impurezas puede afectar la calidad del concreto.
Cumple con la función de unir los agregados dentro del concreto translucido.
En esta investigación se espera evidenciar que el concreto de cuarzo produzca
transmitacia óptica con el objeto principal que está referenciado a la fabricación y diseño de
diferentes tipos de concreto utilizando un componente principal el cuarzo como agregado
grueso ya que esté aporta beneficios y diferencias comparándolo con los concretos
31
anteriormente nombrados, para lograr transmitancia óptica en elementos no estructurales
producido por cemento Portland blanco tipo I, a continuación se refleja las características
principales de los materiales que son de gran importancia en la elaboración de estos nuevos
concretos. Se esperan diseñar estos concretos con el fin de darle una nueva alternativa a la
construcción señalando que consta de una combinación de fibras ópticas y otros aditivos
minerales que además permiten el paso de luz, facilitando que se reduzca el consumo de
electricidad en algunas edificaciones además que no permite el paso de calor, estos
componentes hacen que se disipe el calor en el concreto, garantizando que sea estético en
la construcción y se pueda moldear arquitectónicamente a la hora de hacer diferentes
figuras, este cuenta con gran trabajabilidad para ser utilizado como sea deseado.
Concreto: es el material que se obtiene de la mezcla de cemento, agregados y agua el
cual puede soportar grandes esfuerzos a compresión pero que no es resistente a otros
esfuerzos como son tensión, torsión o cortante.
Concreto con transmitancia óptica: es un concreto novedoso el cual tiene como
característica principal que permite el paso de la luz ahorrando energía y acabados
arquitectónicos.
Agregados: son los materiales que se usan para rellenar el volumen del concreto
llenando espacios que quedan vacíos tras la mezcla además aportan características
mecánicas al material; existen agregados gruesos que son lo que pasan el tamiz de 1” y
quedan retenidos en el tamiz numero 4 su origen es natural y el más popular es la grava, el
agregado fino como las arenas que pasan el tamiz #4 y quedan retenidas en el tamiz#200.
Sílice: es un mineral natural que ocurre en varias formas, algunas son más peligrosas
que otras. Típicamente, la forma cristalina es la de mayor preocupación. La sílice puede
estar presente en grandes cantidades en ciertos tipos de rocas y arena, compuesto de silicio
y oxígeno, da origen al cuarzo y a todas sus variedades que lo componen, se puede
encontrar en estado amorfo y esto se da cuando contiene mucha agua.
32
Fibra de vidr io: está compuesta por pequeños filamentos de vidrio, que se obtienen
mediante el paso de vidrio líquido atravesando un molde con orificios llamado espinerette,
está compuesta por sílice y cuarzo, es un material frágil y a medida que su diámetro
disminuye el vidrio se vuelve más rígido y flexible y su resistencia aumenta
considerablemente, su dureza se clasifica como de 4 en la escala de Mohs y su densidad es
de 1.6 g/cm³, su función dentro del concreto translucido es guiar la luz por medio suyo
creando así un camino para que el concreto genere más translucidez.
Fibras sintéticas de nylon: son secciones discretas que se distribuyen aleatoriamente
dentro del concreto, son inocuas frente a la salud humana, se emplean con fines similares
en la producción de prefabricados. Tanto en la prefabricación pesada (pilotes, postes,
dovelas, vigas) como en la prefabricación liviana (ladrillos, láminas, etc), estas fibras están
destinadas a evitar la fisuración del concreto en estado fresco o antes de las 24 horas. Se
dosifican en el concreto para volúmenes de 0.5% del contenido del cemento.
3.2.5 Concreto arquitectónico.
Elementos de hormigón que muestran varios acabados de superficies y en donde el
elemento estructural y la superficie final son construidos en un solo paso.
La estructura has sido revestida con materiales estéticos con el fin de decorarlas para
obtener un aspecto atractivo y encantador para el agrado social. Un ejemplo de esto es el
concreto arquitectónico. Una ventaja de este concreto es la excelente plasticidad
permitiendo que éste, se deje moldear de múltiples formas y figuras complicadas de
construir.
El concreto arquitectónico debido a que fue creado para estar exhibido por su excelente
apariencia estética tiene que estar sometido sin ninguna protección a los agentes agresivos
del medio ambiente, los cuales son los responsables de deteriorar y degradar dicha
33
estructura con el tiempo.
Dado este deterioro producido por las pérdidas de sus propiedades, causadas por los
efectos que producen los contaminantes del medio, se debe ser consiente con los materiales
que se van a implementar en la fabricación de este concreto; ya que deben ser de alta
calidad, teniendo en cuenta que también es de gran importancia realizar un diseño de
mezcla, una buena manejabilidad de los materiales, una buena compactación y una buena
vibración para eliminar los excesos de aire y confinar las partículas durante el colado para
prevenir la posibles imperfecciones de su apariencia con una muy buena textura.
Si éste concreto está realizado con los cuidados exigidos para su utilidad, puede ofrecer
durabilidad y estabilidad estructural, e integrado a esto la infinita variedad de usos debido a
su belleza, por sus colores y textura, en acabados interiores como exteriores; como por
ejemplo la fachada, pisos, cielo rasos, etc., sin perder su esencia como concreto resistente
en la estructura. (Solas & Giani, 2001)
Los materiales, procedimientos y acabados del concreto arquitectónico suelen ser
diferentes de los del concreto estructural.
La mayor parte de los atributos del cemento son fijados por los requisitos estructurales y
de durabilidad del lugar y el uso de la estructura. Sin embargo, debido a los posibles
cambios en el color de los cementos que provienen de fuentes diferentes y son de tipos
diferentes, los cementos para el concreto arquitectónico se deben restringir a una fuente y
tipo hasta terminar. Ningún cemento particular debe especificarse respecto a su
contribución de color al concreto, hasta que se tenga la garantía de que se dispondrá de ese
cemento en cantidad suficiente y a tiempo.
Las épocas de escasez, el uso de un cemento extranjero y los programas variables de
entrega del cemento pueden no permitir que las plantas de concreto premezclado garantice
una sola fuente. Esto se puede resolver por medio de una planta dosificadora in situ, si se
cuenta con espacio, o el empleo de plantas de concreto premezclado que tengan un silo de
34
almacenamiento disponible para almacenar sólo un tipo de cemento para el proyecto.
(Solas & Giani, 2001)
Los agregados a menudo, se añaden requisitos adicionales para limitar a un mínimo la
presencia de partículas que pueden causar manchas sobre las superficies de hormigón,
principalmente piritas o compuestos de hierro y materiales inestables propensos a producir
expansiones durante los cambios de clima.
Para que haya un color uniforme, los agregados gruesos y finos deben ser colores de
igual color, de igual manera debe evitar piritas o compuestos de hierro que pueden causar
manchas sobre la superficie del concreto y materiales inestables propensos a producir
expansiones durante el cambio del clima. Si existe una marcada diferencia entre los
agregados y la matriz de cemento coloreado, se puede minimizar con agregados con poco
contraste con las tonalidades de los pigmentos.
Se debe prever que los agregados tengan una diversidad de factores, tales como el color,
la resistencia, el tamaño, la forma, la granulometría, la textura, la durabilidad, el costo, la
disponibilidad y la homogeneidad, con el fin de alcanzar el resultado propuesto según las
condiciones de exposición a que estará expuesto. (Solas & Giani, 2001)
Los aditivos hoy en día en la industria de la construcción son fundamentales, ya que su
uso permite tener características especiales para el transporte, colocación, vibración,
curado, terminación, tratamiento y estética del concreto.
Se puede definir como aditivo a cualquier producto que, al ser incorporado al hormigón
durante su fabricación o posterior a ella, modifica una o varias de sus propiedades, y se
diferencia de las adiciones por las proporciones necesaria para lograr la modificación
deseada. (Solas & Giani, 2001)
Los pigmentos “son partículas muy finas con estado polvoriento, con tamaños de
algunos granos inferiores a una micra, insolubles en la lechada de cemento y proporcionan
35
el color al material al cual se adicionan.” (Solas & Giani, 2001)
Los pigmentos naturales se extraen de minas y posteriormente se disminuye su tamaño y
se calcinan. A continuación se reduce su tamaño en una molienda más fina y se tamiza para
obtener el tamaño deseado y controlar el color. Los pigmentos sintéticos se obtienen por
intermedio de la precipitación química de cristales de sulfato ferroso e hidróxido de sodio.
Se inyecta aire comprimido como catalizador y se le agrega hierro para obtener colores
ocres, amarillos, rojos y negros, cromo para obtener el color verde o cobalto para obtener el
color azul. (Solas & Giani, 2001)
El agua es recomendable que sea potable, para evitar que se produzcan manchas
indeseables en el concreto (claro, blanco o colorado), debido a ciertas sustancias orgánicas
o químicas como hierro y herrumbre presentes en ésta, el agua en exceso aclara la tonalidad
de la superficie. (Solas & Giani, 2001)
3.2.6 Conceptos Generales de la Física Óptica.
La Óptica se encarga de estudiar el comportamiento de la luz. Es, también, una de
las ramas más antiguas, los fenómenos de reflexión y refracción se conocen desde la
antigüedad, y genios como Newton dedicaron grandes esfuerzos a su estudio; la historia de
la óptica cambió radicalmente con Maxwell, que relacionó la luz con las ondas
electromagnéticas, dando lugar a la óptica física. La luz visible tiene longitudes de onda (ʎ)
que oscilan entre 400 nm y 700 nm. Desde el punto de vista de la mecánica cuántica la luz
en el visible viene en pequeños paquetes de fotones cuya energía está cuantizada.
Una de las características de los materiales sólidos que permiten el paso de luz visible
es que su estructura atómica de bandas tiene un intervalo prohibido de energía mayor a 497
zJ. Esto quiere decir, que cuando los fotones de un haz de luz tienen la energía necesaria
para interactuar con los electrones de valencia de un sólido, el haz de luz no lo atraviesa.
36
Cuando un haz de luz incide sobre un material se presenta uno o varios de tres
fenómenos físicos: reflexión, absorción o transmitancia,
(lawebdefisica.com/rama/optica.php).
3.2.7 Propiedades Ópticas.
Reflexión: la relación que existe entre la intensidad del haz reflejado y el haz incidente se
denomina Reflectancia.
Elementos de la reflexión
En la reflexión podemos señalar los siguientes elementos:
- Rayo incidente: Es el rayo de luz que incide en la superficie.
- Rayo reflejado: Es el rayo que sale de la superficie.
- Normal: es la línea imaginaria perpendicular a la superficie.
- Ángulo de incidencia (��) es el ángulo que forman el rayo incidente y la normal.
- Ángulo de reflexión (��) es el ángulo que forman la normal y el rayo reflejado.
(Elementos de Física y Química, Pagina 365, D.M Ramos).
� = ��
En la siguiente figura se muestra el esquema de como incide un haz de luz en un objeto.
37
Figura 3.1. La reflexión de la luz
Fuente. (portaleducativo.net/La-luz-reflexion-y-refraccion, 2011)
El coeficiente de reflexión o reflectancia mide la reflexión, valor que depende del índice
de refracción, n, del material y relaciona la velocidad de la luz en el vacío con la velocidad
de la luz dentro del material. Cuando el rayo incidente es perpendicular a la superficie se
cumple de acuerdo con la relación de Fresnel, que:
� = � � − � � + ��
�
Como la pérdida de intensidad por reflexión se produce cuando el haz de luz pasa de un
medio a otro, la primera pérdida se produce en la frontera entre el aire y el material; ahora
bien suponiendo que la luz en el aire se desplaza a la misma velocidad a la cual lo hace en
el vacío. Reemplazando este valor en la reflectancia depende entonces de una sola variable,
en este caso el índice de refracción del material. (Elementos de Física y Química, Pagina
365, D.M Ramos).
Absorción: si un haz de luz con una intensidad va por el aire y choca contra un prisma
de concreto, el aire y el concreto tienen produciendo refracción diferente con un indice que
se relacionan mediante la relaciones de Fresnel. Parte se convierte en intensidad reflejada, y
38
parte entra al material con una intensidad disminuida, parte de la energía se disipa por
absorción al atravesar el material llegando a la cara opuesta del cuerpo atravesado con una
intensidad. (Fotonostra.com/fotografia/absorcion.htm).
Figura 3.2. La absorción de la luz
Fuente. (portaleducativo.net/La-luz-reflexion-y-refraccion, 2011)
3.2.8 Propiedades ópticas del concreto.
Transmitancia Óptica: Es la cantidad de luz que atraviesa un cuerpo en una longitud
de onda, cuando un haz de luz incide sobre un cuerpo un porcentaje de esta es absorbida,
esta propiedad óptica es llamada absorbancia, otro porcentaje atraviesa este y podemos
medir la transmitancia de un cuerpo como la cantidad de luz que atraviesa el cuerpo sobre
la cantidad de luz incidente sobre este el valor total nos mostrará el porcentaje de
transmitancia óptica. (Quimica laguia, 2000)
Donde :
I= La intensidad de luz que atraviesa el cuerpo
Io= La intensidad del rayo incidente.
39
3.2.9 Propiedades mecánicas del concreto.
Resistencia a la Compresión: La característica principal del concreto es su resistencia a
la compresión ya que al ser sometido a otros esfuerzos (tensión, torsión, cortante), no es tan
resistente por lo que la calidad del concreto depende de la resistencia que aporte al
fabricarlo y para ese fin se deben cumplir la normas establecidas en la Norma Técnica
Colombiana 673 donde se muestran los parámetros para la elaboración y ensayo de
especímenes. Pará medir la resistencia a compresión se debe aplicar una carga ascendente
sobre la superficie superior del espécimen (briqueta, cilindro, plaqueta etc.), en una prensa
o en la máquina universal la operación dará como resultado la gráfica o los datos del
esquema esfuerzo deformación y la fuerza a la cual el espécimen llega a su falla. Este
procedimiento tarda entre 2 a 3 minutos y la carga que genera la falla del espécimen es
registrada en la máquina especializada para este tipo de ensayo, este valor se divide por el
área de la sección transversal del cilindro obteniéndose así el esfuerzo de rotura del
concreto. (Niño, 2010).
f’c = �����
En la Figura 3.3 se muestra el ensayo para determinar la resistencia a la compresión, en
la maquina universal de la universidad de la salle.
40
Figura 3.3. Ensayo para determinar la resistencia a la compresión Fuente. Autores
4. Metodología
Para poder alcanzar las características que se desean para los diferentes concretos en esta
investigación se determinó una relación agua/cemento 0,50; también se utilizó un aditivo
plastificante llamado Eu con 35 F para concretos, con una dosificación de 0.3%, ya que este
según sus especificaciones permite ser utilizado entre el 0.2% al 1% del peso del cemento.
Con cada una de las proporciones se hallaron las propiedades mecánicas a partir de los
ensayos de Resistencia a la Compresión y transmitancia óptica, estos ensayos se llevaron a
cabo para especímenes cilíndricos con curado a la inmersión. Se realizaron 99 especímenes
y 22 placas, los cuales tres de cada diseño fueron ensayados a resistencia a la compresión a
las 7, 14 y 28 días, las 22 placas fueran ensayadas para medir la transmitancia óptica que
estos 11 tipos de concreto podían producir.
41
4.1. Fase I . Remplazo de los diferentes mater iales (cuarzo, fibras de vidr io, fibra
de Nylon, fibra óptica, arena de sílice, arena de Ottawa, arena de cuarzo y PET) en
el Concreto.
4.1.1. Pr imera etapa Fase I . Descr ipción de los ensayos realizados.
Para diseñar los once diferentes tipos de concreto se adquirieron los siguientes
materiales: Cemento Portland blanco tipo I, agregado fino (arena de sílice, arena de Ottawa
y arena de cuarzo) y grueso (cuarzo), agua y aditivos (fibra de vidrio, fibra de Nylon, fibra
óptica y PET). Se realizaron los ensayos de caracterización físico mecánica a cada uno de
los componentes que se usaron en la producción del hormigón.
Se inició caracterizando el cemento, en donde el primer ensayo que se ejecutó consistió
en la determinación de la densidad del cemento hidráulico, bajo la norma NTC 221; una
vez concluido éste, se continúa con la prueba para determinar el tiempo de fraguado del
cemento hidráulico mediante la aguja de Vicat, normalizado por la NTC 890 y el ensayo
para determinar los tiempos de fraguado del cemento hidráulico por medio de las agujas de
Gillmore, regido por la NTC 109 , con los cuales se pretende obtener el tiempo en que la
pasta o mezcla, pasa del estado fluido al sólido, más adelante se prosiguió a ejecutar la
caracterización de los agregados, iniciando con el estudio de las especificaciones de los
agregados para concreto, bajo la norma NTC 174, el cual define la calidad del agregado, su
tamaño máximo y otros requisitos de gradación específicos, mediante el proceso de
granulometría requerido por la NTC 77, de los agregados finos y gruesos, después se
realizó el ensayo para determinar la densidad y la absorción del agregado fino y grueso,
regidos con las normas NTC 237 y NTC 176, importantes para hallar la densidad que
calcula el volumen que ocupa esa masa y para hallar la absorción que calcula el cambio en
la masa del agregado debido al agua absorbida en los espacios de los poros saturables, por
medio de la siguiente prueba se determinó la masa unitaria y los vacíos entre partícula de
agregados, por la norma NTC 92, importante para determinar los valores de la masa
unitaria necesarios para la selección de las proporciones de los agregados en las mezclas de
concreto; teniendo en cuenta el estado fresco del concreto también se realizaron
42
asentamientos por el cono de Abrams regulado por la norma NTC396, lo cual me permite
determinar el asentamiento del concreto; sujeto a esto se realiza en ensayo de contenido de
aire, método presión NTC 1028 este me permite la determinación del contenido de aire que
puede tener el concreto en estado fresco y por último el ensayo para determinar las masas
unitarias regulado por la NTC 1926, debido a que el concreto presenta una masa unitaria la
cual puedo determinar por medio de este.
Una vez caracterizado los materiales, se realiza el diseño de mezcla, en donde se
tomaron la relación agua/cemento 0,50 la cual se determinó del procedimiento de la norma
NTC descrita en el libro Sánchez de Guzmán, como guía para la realización del diseño de
mezcla del Hormigón producido. Se utilizó un aditivo plastificante Eu 35 F para concretos,
con una dosificación de 0.3%, ya que este puede ser utilizado entre 0.2% al 1% del peso del
cemento. Con el contenido de agua - cemento se realizaron 99 cilindros, 9 por cada diseño
de mezcla, donde fueron curados a los 7, 14 y 28 días a la inmersión, los cuales son
sometidos al ensayo de Resistencia a la compresión para cada tiempo de curado; además
de esto se fabricaron 2 placas por diseño de 15 cm x15 cm de espesores de 3cm y 4cm que
también fueron curados a los 28 días por inmersión, para luego ser sometidas al ensayo de
transmitancia óptica.
4.1.1.1. Ensayo de resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos de concreto –
NTC 673.
Es la característica mecánica principal del concreto. Se define como la capacidad para
soportar una carga por unidad de área, y se expresa en términos de esfuerzo, determinando
la precisión y la tolerancia de los materiales frente a la resistencia exigida. (NTC 673,
2010)
El ensayo se realizó sobre probetas cilíndricas elaboradas en moldes de 100 mm de
diámetro y 200 mm de altura. Estas probetas se elaboraron según las normas NTC 550 y la
NTC 673. Las probetas curadas a inmersión fueron sumergidas en agua una vez
43
desencofradas en el lugar destinado en los laboratorios de hidráulica de la Universidad de
La Salle.
4.1.1.2 Ensayo de transmitancia óptica de especímenes rectángulares de concreto
Es una de las variables de la investigación. Se define como la capacidad de un material
para transportar luz a través de las placas diseñadas, con el fin de medir la cantidad de luz
adsorbida por cada diseño, sea directa o difusa, se mide en porcentaje de transmitancia y se
obtiene de la intensidad de luz que llega al espécimen sobre el rayo incidente, el ensayo se
realiza con un equipo llamado luxómetro.
El ensayo se realizó sobre probetas rectangulares elaboradas en formaletas de 150 mm
de sección longitudinal, 150 mm de sección transversal y con espesores de 30 y 40 mm.
Las probetas curadas a inmersión fueron sumergidas en agua una vez desencofradas en el
lugar destinado en los laboratorios de hidráulica de la Universidad de La Salle, se decidió
pulir un poco las placas construidas para retirar la capa de mortero que las cubría, el
espesor de pulido fue de 2mm por cada una de sus caras ya que se obstaculizaba el paso de
luz en gran porcentaje. Los resultados del ensayo se evidencian en las tablas 4.1 y en la
figura.
Figura 4.1. Ensayo para determinar la transmitancia óptica Fuente. Autores
44
Tabla 4.1: Datos del luxómetro
DATOS DEL LUXOMETRO
INTENSIDAD INICIAL DEL LUXOMETRO 4,6 Voltios
POTENCIA MAXIMA 1 MLW
LONGITUD DE ONDA 632,8 nm
LASER Elio Neón
DIAMETRO DEL LASER 3 mm
Fuente. Autores
4.1.1.3 Método de ensayo para determinar el asentamiento del concreto – NTC 396
Con base a un asentamiento de 100 mm, se realizaron cada uno de los diseños de
mezcla. Por cada mezcla realizada se tomó una muestra de concreto fresco, se colocó el
cono de Abrams y se compacto con una varilla. El molde se levantaba permitiendo que el
concreto se asiente. El asentamiento correspondió a la diferencia entre la posición inicial y
la desplazada de la superficie superior del concreto. Las mediciones se tomaron en el centro
de la cara superior; como lo evidencia la figura 3.5 (NTC 396, 1992, 1-2).
Figura 4.2 Ensayo para determinar el asentamiento del concreto
Fuente. Autores
45
4.1.1.4 Método de ensayo a presión para determinar el contenido de aire del
concreto en estado fresco – Invias E 406
Se procedió a realizar el ensayo del contenido de aire a presión del concreto en estado
fresco hecho con agregados relativamente densos, observando el cambio de volumen
ocasionado por el cambio en la presión en el concreto.
Para determinar el contenido de aire en concreto fresco hecho con agregados livianos,
escorias de alto horno enfriadas al aire o agregados de alta porosidad, se usa el método
volumétrico establecido en las norma INV E – 409.
Esta norma no involucra las debidas precauciones de seguridad que se deben tomar para
la manipulación de materiales y equipos aquí descritos, ni establece pautas al respecto para
el desarrollo de cada proceso en términos de riesgo y seguridad industrial. Es
responsabilidad del usuario, establecer las normas apropiadas con el fin de minimizar los
riesgos en la salud e integridad física, que se puedan generar debidos a la ejecución de la
presente norma y determinar las limitaciones que regulen su uso.
El equipo utilizado en este ensayo fue un recipiente conocido comúnmente, como la
norma lo especifica con su nombre medidor tipo B, que será explicado a continuación:
Medidor tipo B – Se compone de un recipiente de medida y su cubierta, que deben
cumplir lo especificado en las Secciones 2.2 y 2.3. El procedimiento consiste en igualar un
volumen determinado de aire a presión conocida, con el volumen desconocido de aire.
46
Secciones:
Recipiente de medida – Debe ser cilíndrico, de acero u otro metal duro no atacable por
la pasta de cemento y tener una brida o un sistema que garantice Instituto Nacional de Vías
E 406 – 2; además una junta hermética con la cubierta para lo cual la superficie de contacto
debe ser pulida. Su rigidez debe ser suficiente para limitar el factor de expansión.
Cubierta – Debe ser de acero u otro material duro no atacable por la pasta de cemento y
tener una brida o un sistema que garantice junta hermética (sin aire atrapado en ella) con el
recipiente, para lo cual la superficie de contacto debe ser pulida.
Su forma debe ser tal, que deje un espacio libre sobre la parte superior del recipiente. Su
rigidez debe ser suficiente para limitar el factor de expansión hasta el 0.1% del contenido
de aire que se está midiendo.
La cubierta debe tener un dispositivo de lectura directa del contenido de aire. En el
medidor, el manómetro debe indicar porcentajes de aire. La escala de graduación para
contenido de aire debe llegar por lo menos al 8% con aproximación al 0.1%. Se debe
disponer de una bomba manual ya sea acoplada a la cubierta o como un accesorio. Como lo
muestra la (Figura 4.1).
47
Figura 4.3 Medidor tipo B.
Fuente. Norma INVE-406.
Figura 4.4 Olla del contenido de aire método a presión, Medidor tipo B.
Fuente. Autores.
48
4.1.1.5 Componentes de los diferentes diseños fabricados
- Diseño #1: Este diseño está compuesto por arena de cuarzo, cemento blanco tipo I,
cuarzo como agregado grueso, agua, y fibra de vidrio.
- Diseño # 2: Este diseño está compuesto por arena de cuarzo, cemento blanco tipo I,
cuarzo como agregado grueso y agua.
- Diseño # 3: Este diseño está compuesto por arena de cuarzo, cemento blanco tipo I,
cuarzo como agregado grueso, agua, fibra de vidrio y pet.
- Diseño # 4: Este diseño está compuesto por arena de cuarzo, cemento blanco tipo I,
cuarzo como agregado grueso, fibras ópticas y agua.
- Diseño # 5: Este diseño está compuesto por arena de sílice, cemento blanco tipo I,
cuarzo como agregado grueso y agua.
- Diseño # 6: Este diseño está compuesto por arena de sílice, cemento blanco tipo I,
agua, cuarzo como agregado grueso y fibra de vidrio.
- Diseño# 7: Este diseño está compuesto por arena de Ottawa, cemento blanco tipo I,
cuarzo como agregado grueso y agua.
- Diseño # 8: Este diseño está compuesto por arena de Ottawa, cemento blanco tipo
I, agua cuarzo como agregado grueso y fibra de vidrio.
- Diseño # 9: Este diseño está compuesto por arena de Ottawa, cemento blanco tipo
I, cuarzo como agregado grueso, agua, y pet.
- Diseño # 10: Este diseño está compuesto por arena de Ottawa, cemento blanco tipo
I, cuarzo como agregado grueso, agua y fibra de nylon.
- Diseño # 11: Este diseño está compuesto por arena de Ottawa, cemento blanco tipo
I, cuarzo como agregado grueso, agua, fibra de vidrio y pet.
49
En la tabla 4.2 se puede observar los componentes de cada uno de los diseños, los
cuales están compuestos siempre con los siguientes materiales: cemento, cuarzo como
agregado grueso y agua.
Tabla 4.2. Componentes de cada diseño
DISEÑO Arena
de
cuarzo
(Kg)
Arena
de
silice
(Kg)
Arena
de
Ottawa
(Kg)
Pet (Kg) Fibra
de
vidrio
(Kg)
Fibras
ópticas
(Kg)
Fibras
de
nylon
(Kg)
1 X X
2 X
3 X X X
4 X X
5 X
6 X X
7 X
8 X X
9 X X
10 X X
11 X X X
Fuente. Autores 4.1.1.6 Diagrama de flujo
En el siguiente diagrama se puede observar cuales fueron los pasos para realizar esta
investigación, lo primero fue adquirir todos los materiales, luego se realizaron las once
mezclas evaluando el asentamiento de cada una de ellas, se fundieron los 121 especímenes
50
y se les realizaron sus respectivas pruebas de resistencia a la compresión y transmitancia
óptica y por último se estudiaron los resultados obtenidos y se concluyó con base a ellos.
Se realiza la mezcla con la respectiva
relación agua/cemento
Se realiza el ensayo de asentamiento
Se funden los especímenes con los
porcentajes de material
Se realizan ensayos de resistencia a la
compresión, ensayos con luxómetros,
lámparas de prueba para determinar la
transmitacia óptica en los diferentes tipos
de concreto
Se registran los
resultados
Se rechaza
Se acepta
Se analizan resultados
y se concluye.
FIN
Fig
ura
4.5
Mat
riz
de e
nsay
os
Fue
nte .
Aut
ores
Adquisición de materiales (Cemento blanco, arena de
sílice, arena de Ottawa, arena de cuarzo, fibra de vidrio,
fibra de nylon, agregado grueso cuarzo, (PET), agua molde
de espécimen, cono de Abrams).
INICIO
51
4.1.2 Segunda etapa Fase I . Realización de Ensayos
4.1.2.1 Materiales
Los ensayos realizados en este trabajo de investigación se encuentran estipulados en las
Normas Técnicas Colombianas, las cuales hace énfasis en el ensayo determinado.
Los materiales utilizados fueron adquiridos de diferentes empresas; el cemento portland
blanco tipo I de la cementera Argos, el agregado grueso (cuarzo) fue suministrado por la
empresa cuarzos Margot, los agregados finos como la arena de cuarzo fue triturada por
nosotros mismos tomándola del agregado grueso, la arena de sílice se compró a la empresa
A S ARENA SILICEA & ARQS. LTDA, la arena de Ottawa se adquirió a el proveedor
científico S.A, en cuanto a las fibras de vidrio, fibras ópticas y fibras de nylon fueron
compradas a fiberglassing s.a.s y por último el pet fue cortado por nosotros mismos
tomando como origen envases de botellas plásticas .
Al cemento y cada uno de los agregados se les realizaron los estudios pertinentes y
exigidos por la normatividad vigente para la elaboración del diseño de mezclas para
concretos.
Para la preparación de las pruebas de laboratorio, se tuvo en cuenta en el momento de
selección de la cantidad de material requerido, las condiciones que se deseaban obtener
para el servicio óptimo en obra, sin alterar las condiciones y características requeridas para
su uso.
4.1.2.2 Caracterización física del material.
La elaboración de una mezcla se debe diseñar tanto para estado fresco como para estado
endurecido y garantizar que su manejabilidad, resistencia y durabilidad sean las apropiadas
52
del concreto a diseñar.
4.1.2.2.1 Caracterización física de los agregados finos.
En esta parte de la investigación, se quiere cual es la distribución indicada por tamaño
de los agregados a utilizar en una mezcla de concreto para que el comportamiento de este
sea optimo según su fin.
El ensayo se realizó para tener en cuenta las características físicas del material y el
espacio que ocuparan dentro del volumen de concreto para así escoger un diseño de mezcla
adecuado.
Para el agregado fino se homogeniza cuidadosamente el total de la muestra en estado
natural, posteriormente se reduce por cuarteo una cantidad de muestra de 1402,7 gramos de
Arena, se seca el material dentro de un horno durante 24 horas, cuando se encuentra seca
se pesa y se lava con el fin de eliminar todo el material fino menor a 0,074 mm. Para esto,
se remoja el agregado en un recipiente con agua hasta que las partículas más finas se
suelten, enseguida se lava colocando como filtro la malla Nº 200 ASTM (0,08 mm.), hasta
observar que el agua utilizada salga limpia. El material lavado se deposita en una bandeja y
se coloca a horno durante 24 horas. Cumplido el tiempo de secado y una vez enfriada la
muestra, se pesa por diferencia con respecto al material lavado anteriormente se obtiene el
material fino por lavado.
El material seco finalmente obtenido y el cual se tamizó fue de 1000 gramos para cada
una de las tres clases de agregado fino (arena de cuarzo, arena de sílice y arena de Ottawa).
A continuación, se depositó cada uno de los tres diferentes agregados finos desde el
tamiz superior del juego de tamices, los tamices utilizados fueron: N° 4, N°8, N°16, N°30,
N°50, N°100 de forma decreciente, como fondo se usó una bandeja de residuos en la parte
inferior. La granulometría corregida se presentara en la Tabla 4.3.
53
Tabla 4.3. Masa inicial: 1000 gramos GRANULOMETRIA ARENA DE CUARZO
TAMIZ Peso retenido(Kg)
% Retenido %Retenido acumulado
Peso de material que pasa (kg)
% pasa
N°4 0,003 0,3 0,3 0,997 99,7%
N°8 0,313 31,3 31,6 0,684 68,4%
N°16 0,277 27,7 59,3 0,407 40,7%
N°30 0,151 15,1 74,4 0,256 25,6%
N°50 0,100 10 84,4 0,156 15,6%
N°100 0,105 10,5 94,9 0,051 5,1%
fondo 0,0510 5,1 100 0,0000 0,00%
TOTAL 1 100 344,9
Fuente. Autores
En la tabla 4.4 se muestra el resultado obtenido del módulo de finura de la arena de
cuarzo, el cual demuestra que esta es una arena muy gruesa ya que sobrepasa el mayor
valor de módulo de finura para un agregado fino que es de máximo 3, asi pues se sale del
rango ideal.
Tabla 4.4. Módulo de finura de la arena de cuarzo
Módulo de Finura
Sumator ia % Retenido acumulado desde el tamiz N°4 al N°100 344,9 g
MF 3,4 Fuente. Autores La Norma NTC 174 brinda el siguiente análisis granulométrico para agregado fino, presente en la Tabla 4.5.
54
Tabla 4.5. Análisis granulométrico de la arena de cuarzo
Tamiz Aber tura del tamiz
Límite super ior (%)
Límite Infer ior (%)
3/8” 9,5 100 100
N 4 4,75 100 95
N 8 2,36 100 80
N 16 1,18 85 50
N 30 0,6 60 25
N 50 0,3 30 10
N 100 0,15 10 2
Fuente. Especificaciones de los agregados para concreto NTC 174 Lo cual significa que la granulometría de agregados finos adecuada para el concreto
tiene que estar dentro de estos dos límites.
La granulometría de este agregado fino no cumplió con las especificaciones de la norma
técnica colombiana NTC 174, puesto que algunos de los valores obtenidos son menores
que el límite inferior, lo cual se puede ver en la Figura 4.5.
Figura 4.5 Granulometría del agregado fino (arena de cuarzo)
Fuente. Elaboración propia obtenida por el análisis de datos
3/8"; 100%N°4; 99,7%
N°8; 68,4%
N°16; 40,7%
N°30; 25,6%
N°50; 15,6%
N°100; 5,1%fondo; 0,00%
3/8"; 100% N°4; 100%
N°8; 100%
N°16; 85%
N°30; 60%
N°50; 30%
N°100; 10%
3/8"; 100%N°4; 95%
N°8; 80%
N°16; 50%
N°30; 25%N°50; 10%
N°100; 2%0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Granulometria de arena de cuarzo
granulometria
limite superior
limite inferior
55
Tabla 4.6. Masa inicial: 1000 gramos GRANULOMETRIA ARENA DE SILICE
TAMIZ # RETIENE (KG) %retenido %retenido acumulado
Peso de material que pasa (kg)
% PASA
4 0 0 0 1 100%
8 0 0 0 1 100%
16 0,002 0,2 0,2 0,998 99,8%
30 0,022 2,2 2,4 0,976 97,6%
50 0,770 77 79,4 0,206 20,6%
100 0,185 18,5 97,9 0,021 2,1%
fondo 0,0210 2,1 100 0,0000 0,0%
TOTAL 1 100 179,9 Fuente. Autores
En la tabla 4.7 se muestra el resultado obtenido del módulo de finura de la arena de
sílice, el cual demuestra que esta es una arena muy fina ya que no supera el límite mínimo
de módulo de finura para un agregado fino que es de mínimo 2,4, así pues se sale del
rango ideal.
Tabla 4.7. Módulo de Finura de la arena de sílice
Módulo de Finura
Sumatoria % Retenido acumulado desde el tamiz N°4 al N°100 179.9 g
MF 1.79 Fuente. Autores La Norma NTC 174 brinda el siguiente análisis granulométrico para agregado fino,
presente en la Tabla 4.8.
56
Tabla 4.8. Análisis granulométrico de la arena de sílice
Tamiz Abertura del tamiz
Límite superior (%)
Límite Inferior (%)
3/8” 9,5 100 100
N 4 4,75 100 95
N 8 2,36 100 80
N 16 1,18 85 50
N 30 0,6 60 25
N 50 0,3 30 10
N 100 0,15 10 2
Fuente. Especificaciones de los agregados para concreto NTC 174 Lo cual significa que la granulometría de agregados finos adecuada para el concreto
tiene que estar dentro de estos dos límites.
La granulometría de agregado fino no cumplió con las especificaciones de la norma
técnica colombiana NTC 174, puesto que algunos valores obtenidos son mayores que el
límite superior, lo cual se puede ver en la Figura 4.7.
Figura 4.6 Granulometría del agregado fino (arena de sílice)
Fuente. Elaboración propia obtenida por el análisis de datos
3/8"; 100% N°4; 100%N°8; 100%N°16; 99,8% N°30; 97,6%
N°50; 20,6%
N°100; 2,1%fondo; 0,0%
3/8"; 100% N°4; 100% N°8; 100%
N°16; 85%
N°30; 60%
N°50; 30%
N°100; 10%
3/8"; 100%N°4; 95%
N°8; 80%
N°16; 50%
N°30; 25%N°50; 10% N°100; 2%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Granulometria de arena de silice
Series1
limite superior
limite inferior
57
Tabla 4.9. Masa inicial: 1000 gramos GRANULOMETRIA ARENA DE OTTAWA
TAMIZ # RETIENE (KG) %retenido %retenido acumulado
Pasa (kg) % PASA
4 0 0 0 1 100%
8 0 0 0 1 100%
16 0 0 0 1 100%
30 0,008 0,8 0,8 0,992 99%
50 0,830 83 83,8 0,162 16%
100 0,16 16 99,8 0,002 0%
fondo 0,0020 0,2 100 0,0000 0%
TOTAL 1 100 184,4
Fuente. Autores En la tabla 4.10 se muestra el resultado obtenido del módulo de finura de la arena de
Ottawa, el cual demuestra que esta es una arena muy fina ya que no supera el límite mínimo
de módulo de finura para un agregado fino que es de mínimo 2.4, así pues se sale del
rango ideal.
Tabla 4.10. Módulo de finura de la arena de Ottawa
Módulo de Finura
Sumatoria % Retenido acumulado desde el tamiz N°4 al N°100 184,4 g
MF 1.84 Fuente. Autores
La Norma NTC 174 brinda el siguiente análisis granulométrico para agregado fino,
presente en la Tabla 4.10.
58
Tabla 4.11. Análisis granulométrico para la arena de Ottawa
Tamiz Abertura del tamiz
Límite superior (%)
Límite Inferior (%)
3/8” 9,5 100 100
N 4 4,75 100 95
N 8 2,36 100 80
N 16 1,18 85 50
N 30 0,6 60 25
N 50 0,3 30 10
N 100 0,15 10 2
Fuente. Especificaciones de los agregados para concreto NTC 174.
El cual significa que la granulometría de agregados finos adecuada para el concreto tiene
que estar dentro de estos dos límites.
La granulometría de agregado fino no cumplió con las especificaciones de la norma
técnica colombiana NTC 174, puesto que algunos valores obtenidos son mayores que el
límite superior, lo cual se puede ver en la Figura 4.7.
Figura 4.7 Granulometría del agregado fino (arena de Ottawa)
Fuente. Elaboración propia obtenida por el análisis de datos
3/8"; 100% N°4; 100%
N°8; 100%N°16; 100%
N°30; 99%
N°50; 16%
N°100; 0%fondo; 0%
3/8"; 100% N°4; 100%N°8; 100%
N°16; 85%
N°30; 60%
N°50; 30%
N°100; 10%
3/8"; 100%N°4; 95%
N°8; 80%
N°16; 50%
N°30; 25%N°50; 10% N°100; 2%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Granulometria de arena de Ottawa
Series1
limite superior
limite inferior
59
4.1.2.2.2 Caracterización física del agregado grueso (cuarzo).
El agregado grueso fue triturado en su totalidad de tal forma que se ajustara
perfectamente en el diseño de mezcla escogido, se seleccionó una granulometría con un
tamaño máximo grande con respecto a otras granulometrías que también pudieron ser
usadas para el diseño, esto con el fin de aprovecharlo en la transmitancia óptica del
agregado grueso utilizado.
Se utilizó el método ACI para realizar el diseño de mezcla, este método se basa en nueve
pasos para realizar diseños de concreto para obtener una resistencia a compresion deseada,
primero se debe seleccionar el asentamiento que se requiere, según la fluidez y la
trabajabilidad que se obtendrá de esta, luego se define el tamaño máximo del agregado,
después se debe tener en cuenta el contenido de agua para las mezclas, después se
selecciona la relación agua-cemento a utilizar y se calcula la cantidad de cemento, luego se
calcula la cantidad de agregados a usar según su densidad unitaria y por último se hacen
ajustes por humedad de las mezclas.
Tabla 4.12: granulometría escogida para el agregado grueso
Fuente: Autores
100mm 90mm 75mm 63mm 50mm 37,5mm 25mm 19mm 12.5mm 9.5mm 4.75mm (#4) 2.36mm(#8) 1.18mm(#16)
1 90mm a 37,5mm 100 90-100 25-60 0-15 0-5
2 63mm a 37,5mm 100 90-100 35-70 0-15 0-5
3 50mm a 25mm 100 90-100 35-70 0-15 0-5
357 50mm a 4,75mm 100 95-100 35-70 10-30 0-5
4 37,5mm a 19mm 100 90-100 20-55 0-15 0-5
467 37,5mm a 4,75mm 100 95-100 35-70 10-30 0-5
5 25mm a 12,5mm 100 90-100 20-55 0-10 0-5
56 25mm a 9,5mm 100 90-100 40-85 10-40 0-15 0-5
57 25mm a 4,75mm 100 95-100 25-60 0-10 0-5
6 19mm a 9,5mm 100 90-100 20-55 0-15 0-5
67 19mm a 4,75mm 100 90-100 20-55 0-10 0-5
7 12,5mm a 4,75mm 100 90-100 40-70 0-15 0-5
8 9,5mm a 2,36mm 100 85-100 10-30 0-10 0-5
Numero del
tamaño del
agregado
Tamaño nominal
(tamices de abertura
cuadrada)
Material que pasa uno de los siguientes tamices (porcentaje en masa)
60
Según la granulometría escogida se trituro manualmente el cuarzo para que las
cantidades que fueran retenidas dentro de cada tamiz fueran ideales, para que así las
partículas del agregado grueso pudiesen rellenar los diferentes vacíos existentes dentro de
un volumen de concreto y su comportamiento para cuando se le realizaran las pruebas de
compresión fuera mejor, la granulometría corregida del agregado grueso se presenta en la
Tabla 4.13.
Tabla 4.13. Granulometría del cuarzo
MASA INICIAL DE 1000 g
TAMIZ # DIAMETRO (mm)
PESO RETENIDO
(g)
%RETENIDO %PASA % RETENIDO ACUMULADO
2” 50 0,00 0 100 0
1 1/2" 37,5 25 2,5 97,5 2.5
3/4" 19,1 550 55 42,5 57.5
3/8" 9,53 130 12,5 30 70
N°4 4.75 275 27,5 2,5 97.5
N°8 2.37 25 2,5 100
Fondo
TOTAL 1000
Fuente. Autores
Tamaño Máximo (TM) 2” Tamaño Máximo Nominal (TMN): 3/4”
La norma técnica colombiana NTC174 establece de acuerdo al tamaño máximo nominal
los siguientes límites en la Tabla 4.14 para saber si dicho agregado cumple las
especificaciones.
Tabla 4.14. Análisis granulométrico para agregado grueso
61
Tamiz Abertura del tamiz Límite superior (%) Límite Inferior (%)
2" 50 100 100
1y1/2" 37.5 100 95
3/4" 19 70 35
3/8" 9.5 30 10
N°4" 4.75 5 0
N°8 2.37 0 0
Fuente. Especificaciones de los agregados para concreto NTC 174
La granulometría del agregado grueso cumple correctamente con las especificaciones
de la norma técnica colombiana NTC 174, lo cual se puede ver en la Figura 4.8.
Figura 4.8. Granulometría del agregado grueso. Fuente. Elaboración propia obtenida por el análisis de datos
3/8"; 1004; 97,5
8; 42,5
16; 30
30; 2,5
3/8"; 100
4; 100
8; 70
16; 30
30; 550; 0
3/8"; 100 4; 95
8; 35
16; 10
30; 0 50; 00
20
40
60
80
100
120
0 1 2 3 4 5 6 7
Granulometria del cuarzo
Granulometria
limite superior
limite inferior
62
4.1.2.3 Determinación de la masa unitar ia y los vacíos entre las par tículas de
agregados – NTC 92: El concepto de Peso Unitario Suelto es importante cuando se trata de
manejo, transporte y almacenamiento de los agregados debido a que estos se hacen en
estado suelto. Se usara invariablemente para la conversión de peso a volumen, es decir para
conocer el consumo de áridos por metro cubico de concreto.
El Peso Unitario Compactado es importante desde el punto de vista diseño de mezclas
ya que con él se determina el volumen absoluto de los agregados por cuanto estos van a
estar sometidos a una compactación durante el proceso de colocación del hormigón. Este
valor se usara para el conocimiento de volúmenes de materiales apilados y que estén sujetos
a acomodamiento o asentamiento provocados por él, transita sobre ellos o por la acción del
tiempo. También el valor del peso unitario compactado, es de una utilidad extraordinaria
para el cálculo de porcentaje de vacíos de los materiales.
El agregado fue escogido por cuarteo, se realizaron los pesos unitarios suelto, apisonado
y vibrado cada uno de la siguiente manera:
Peso Unitario Suelto: Se determina la masa del recipiente vacío y se registra ese valor.
Se llena el recipiente hasta el desborde por medio de una pala o cuchara, descargando el
agregado desde una altura que no exceda los 50 mm por sobre el borde superior del
recipiente. Se debe evitar en lo posible la segregación de los agregados que componen la
muestra. Se nivela la capa superficial de forma manual. Se determina la masa del recipiente
más su contenido y se registra este valor.
Peso Unitario Apisonado: Se determina la masa del recipiente vacío y se registra ese
valor. Se llena el recipiente con la muestra hasta un tercio de su capacidad y se nivela la
superficie con los dedos. Se efectúa la compactación de la capa de agregado mediante 25
golpes de la varilla distribuidos uniformemente en toda la superficie del material, se
continúa el llenado del recipiente hasta 2/3 de su capacidad y se compacta esta segunda
capa con 25 golpes de varilla, sin penetrar en la capa previa ya compactada Finalmente, se
vuelve a llenar el recipiente hasta que desborde y se compacta con 25golpes de la varilla,
63
sin penetrar en la capa previa ya compactada. Se nivela la capa superficial del agregado en
forma manual utilizando la varilla, de manera de enrasarla con el borde superior del
recipiente. Se determina la masa del recipiente más su contenido y se registra este valor.
En la Tabla 4.15 se encuentra el resumen de los resultados de los Pesos Unitarios de los
agregados.
Tabla 4.15. Pesos Unitarios de los Agregados
Arena de cuarzo
Arena de silice
Arena de Ottawa
Grava
Molde Diámetro (m) 0,153 0.152 0,152 0,150
Altura (m) 0,16 0.164 0,164 0,16
Peso (Kg) 4,513 4515 4,515 3,17
Volumen (m3) 0,00298 0.00298 0,002976 0,002827
Peso suelto (Kg) 4.289 4.415 4,585 4,264
Peso Apisonado (Kg) 4.549 4.835 4,918 4,584
Peso Unitar io Suelto ( Kg/m3) 1458.13 1483,7 1540,7 1540,7
Peso Unitar io Apisonado ( Kg/m3)
1546.4 1624,8 1652,60 1652,60
Fuente. Autores
4.1.2.4 Método para Determinar la Densidad y la Absorción del Agregado Fino –
NTC 237: En el campo de la tecnología del concreto la densidad más relevante es la
densidad aparente, debido a que lógicamente con ella es que se determina la cantidad (en
peso) de agregado requerida para un volumen unitario de concreto, porque los poros
interiores de las partículas del agregado van a ocupar un volumen dentro de la masa de
concreto y porque el agua que se aloja dentro de los poros saturables no hace parte del agua
de mezclado.
Establecer para un agregado grueso de peso específico dado, una densidad aparente
mayor significa que hay pocos huecos para que el agregado fino y el cemento los llenen.
Estos poros permiten caracterizar ciertas propiedades como son la permeabilidad, absorción
64
y por supuesto, su porosidad. Determinar esta absorción es de suma importancia en la
práctica porque a través de su cuantificación arroja una noción de que cantidad de agua es
capaz de alojar el agregado en su interior.
Se tomó una muestra del material, se agitó entre la malla Nº04 y Nº200 (hasta que se
obtuvo el agregado fino correcto y adecuado). Considerando que el material que atraviesa
la malla Nº 200 no es apta para la elaboración de Concreto, se eliminó. Luego se procedió a
lavar los agregado finos, una vez limpios, se procedió a coger un recipiente con agua y se
agregó hasta el tope al recipiente con la muestra contenida (Esto se realiza para que la
muestra quede totalmente saturada). Y dejarla sumergida por 24 horas. Se tomó la mitad de
la muestra saturada (agregado) y se procede a secarla con la ayuda de un secador se secó
dicho agregado hasta que quedo superficialmente seco. Una vez secado el agregado, se hizo
un pequeño ensayo del cono de absorción, introducimos la muestra en el molde cónico,
luego apisona unas 25 veces dejando caer el pisón desde una altura aproximada de 1cm. Se
corrobora si el material se encuentra superficialmente seco posteriormente se nivelo y al
quitar el molde la muestra se dejó caer 1/3 de la muestra, así que alcanzo la condición
requerida y no existió humedad libre. Después se pesó una muestra de 300 gramos del
agregado y se introdujo en el picnómetro antes pesado, también se agregó agua (a 20°C )
hasta el ras indicado más o menos 500 ml, Se procede a cuantificar el peso del picnómetro
(con la muestra y el agua mezcladas) en la balanza anotando su respectivo valor, Para
terminar, por último se llevó la muestra de agregado fino (después de 24 horas) a una
balanza, y se anota los apuntes necesarios para realizar el cálculo del porcentaje de
absorción. (NTC 237, 1995, 2-8).
Para determinar la densidad aparente de los agregados finos se realizaron los ensayos
pertinentes para obtener los datos de cada una de ellas y calcularla por medio de la
siguiente ecuación:
Densidad aparente = 0,9975 * A/ (B + S – C)
65
Dónde:
D = densidad aparente, g/cm³
A = masa en el aire de la muestra secada al horno, gramos
B = masa del picnómetro lleno con agua, gramos
S = masa de la muestra saturada y superficialmente seca, y
C = masa del picnómetro con la muestra y el agua hasta la marca de calibración, gramos.
Se calcula el porcentaje de absorción por medio de la siguiente ecuación y se muestra en la
tabla 4.16 los valores de densidad aparente y porcentaje de absorción para cada uno de los
agregados finos.
Absorción, % = [(S - A)/A] x 100
Tabla 4.16. Densidad aparente y porcentaje de absorción de los agregados finos
Arena de cuarzo Arena de Silice Arena de Ottawa
A 499 495,1 500,8
B 682 685 656
S 500 500 500
C 992 992 967
D 2,62 2,56 2,64
%ABS 0,2 0,98 0,04
Fuente. Autores
4.1.2.5 Método de Ensayo para Determinar la Densidad y la Absorción del
Agregado Grueso – NTC 176: Se tomó una muestra, el cual se procedió a lavarse hasta
que el agua alcance una transparencia (lo que indica que se elimina la suciedad contenida) y
luego se dejó sumergida en agua durante 24 horas, se tomó sólo una parte de la muestra y
se procedió a secarse con una franela.
Así se obtuvo la muestra parcialmente seca. Una vez lista (parcialmente seca, se
procedió a pesar la muestra secada, se registró el valor. Después de haber pasado las 24
horas en el horno, se pesó la muestra seca. Se tomaron los respectivos datos y calcular los
resultados para el porcentaje de absorción. (NTC 176, 1995, 3-8)
66
Para determinar la densidad aparente del agregado grueso se obtuvo
Ds aparente = 0,9975 x A/(B-C)
Dónde:
A = masa en el aire de la muestra de ensayo secada al horno, g,
B = masa en el aire de la muestra de ensayo saturada y superficialmente seca, g, y
C = masa en el agua de la muestra de ensayo saturada, g.
�� = 3025.5"3115.5" − 1965.5" �0.9975 = 2,62 "
(�3 = 2260 )"�3
Se calcula el porcentaje de absorción y se muestra en la Tabla 4.17, según la ecuación
así:
Absorción,% = [(B - A)/ A] x 100
Tabla 4.17. Porcentaje de absorción del agregado grueso (cuarzo)
Msss (g) 3025.5
M (g) 3115.5
% Abs 2.97
Fuente. Autores
4.1.2.6 Caracterización física del cemento.
4.1.2.6.1 Método de Ensayo para Determinar la Densidad del Cemento Hidráulico -
- NTC 221: La densidad de una sustancia es una magnitud que hace referencia a la cantidad
de masa que contiene determinado volumen de dicha sustancia. En esta práctica se
determina la densidad del cemento hidráulico utilizando el frasco volumétrico de Le
chatelier como principal instrumento.
67
La densidad de los cementos es importante para establecer el diseño y control de
mezclas del hormigón; ya que el peso volumétrico del concreto varía dependiendo de la
densidad de los compuestos que se le agregan. La densidad del cemento oscila entre 3.10 y
3.15 [g/cm3]. La determinación del peso específico de estos ligantes consiste en establecer
la relación entre una masa de cemento (g) y el volumen (cm3) de líquido que esta masa
desplaza en el frasco de Le chatelier.
El procedimiento de este ensayo consiste en: llenar el frasco con agua entre la marca
0ml-1ml y se agrega aproximadamente 64g de cemento Portland, se le saca el aire que
contiene el frasco en círculos horizontales. Se toma la lectura final una vez que el frasco se
haya sumergido en el baño de agua a temperatura constante. La diferencia entre las lecturas
inicial y final representa el volumen de líquido desplazado por la masa de cemento. (NTC
221, 1999, 3-4).
ρ �Mgm3� = . gcm3/ =
Masadelcemento, gVolumendesplazado, cm3
Densidadrelativa = DensidaddelcementoDensidaddelaguaa4ºC
(a 4ºC la densidad del agua es Mg/m3, 1g/cm3)
En la Tabla 4.18 se muestran el resumen de los resultados de este ensayo. Tabla 4.18. Densidad del cemento
peso del cemento 64,00g
lectura inicial 0,50ml
lectura final 23,5ml
Diferencia entre lecturas 23ml
Densidad del cemento 2,8g/cm3
Fuente. Autores
68
4.1.2.7 Método de Ensayo para Determinar el Tiempo de Fraguado del Cemento
Hidráulico Mediante el Aparato de Vicat - NTC 118: Este ensayo es importante para
obtener el tiempo en que la pasta o mezcla, pasa del estado fluido al rígido; tomando como
fraguado inicial desde que el cemento entra en contacto con el agua hasta que pierde la
fluidez y deja de ser plástica y fraguado final desde que termina el fraguado inicial hasta
que comienza a ganar cierta resistencia (endurecimiento).
El procedimiento de este ensayo consiste en “determinarse la penetración de la aguja de
1 mm de diámetro en este instante y luego debe repetirse cada 30 min hasta que se obtenga
una penetración de 25 mm, el cual indica el tiempo de fraguado inicial. El final se toma
cuando la aguja no penetre visiblemente en la pasta” . (NTC 118, 1998, 3-4).
En la Tabla 4.19 se muestran el resumen de los resultados de este ensayo. Tabla 4.19. Tiempo de fraguado inicial y final por Vicat
Tiempo Fraguado inicial 2 h 41 min
Tiempo Fraguado Final 4 h 40 min
Fuente. Autores
Los ensayos realizados a cada uno de los materiales fueron: masa unitaria suelta, masa
unitaria compactada, porcentaje de absorción, densidad aparente, granulometría, módulo de
finura, tiempo de fraguado de vicat y densidad aparente del cemento los resultados
obtenidos se pueden evidenciar en la tabla 4.20
Tabla 4.20. Ensayos realizados
69
Fuente. Autores
4.1.2.8 Diseño de mezcla para los diferentes concretos.
DISEÑO DE MEZCLA (para 1 m3 de concreto).
Para realizar los once diferentes diseños, se decidió darle algunas características al
material resultante que le podrían aportar un mejor comportamiento para el resultado de la
investigación, se diseñó con base al método ACI puesto que nos pareció el más completo,
así pues se seleccionaron estos datos generales para todos los diseños y son las siguientes:
1- Selección del asentamiento: 4”
2- Selección del tamaño máximo del agregado: 2” 3- Selección del tamaño máximo nominal del agregado:3/4´´ 4- Estimación del contenido de aire
El contenido de aire de mezclado para 1m3 de concreto depende directamente del
tamaño máximo nominal del agregado a utilizar y para esto se utiliza la Tabla 4.20.
Cuarzo Silice Ottawa
Masa unitaria suelta (kg/m3) 1508 1458.13 1483.7 1540.7 -
Masa unitaria compactada (kg/m3) 1621 1546.4 1624.8 1652.60 -
Adsorción (%) 2.974714923 0.200400802 0.989699051 0.040016006 -
Densidad aparente 2.62 2.62 2.56 2.64 -
Granulometria 3.449 1.799 1.844 -
Módulo de finura 0.6 0.66 0.66 -
Tiempos de fraguado Vicat - - - - 280 MINUTOS
Densidad aparente del cemento - - - - 2.80
Ensayos Proyecto concreto con
transmitancia opticaAgregado Grueso
Agregado finoCemento
70
Tabla 4.21. Contenido de aire para 1m3 de concreto
Tamaño máximo Contenido de aire en porcentaje (por volumen)
nominal del
Agregado Naturalmente Exposición Exposición Exposición
mm Pulg. atrapado ligera moderada severa
9,51 3/8 3 4,5 6 7,5
12,7 ½ 2,5 4 5,5 7
19 ¾ 2 3,5 5 6
25,4 1 1,5 3 4,5 6
38,1 1 1/2 1 2,5 4,5 5,5
50,8 2 0,5 2 4 5
76,1 3 0,3 1,5 3,5 4,5
152 6 0,2 1 3 4
Fuente. Tecnología del concreto y el mortero
5- Estimación del contenido de agua
Para determinar el contenido de agua dentro de una mezcla de concreto se debe tener en
cuenta el asentamiento de la mezcla y el tamaño máximo del agregado, ya que estos datos
son exactamente los mismos para los once diferentes diseños de mezcla este valor se puede
deducir fácilmente como se muestra en la tabla 4.22.
Tabla 4.22. Determinación del contenido agua para 1m³ de concreto
71
Asentamiento Tamaño máximo del agregado, en mm (pulg.)
9,51 12,7 19 25,4 38,1 50,8 64 76,1
3/8 ½ ¾ 1 1 1/2 2 2 1/2 3
mm Pulg. Agua de mezclado, en Kg/m3 de concreto
0 0 213 185 171 154 144 136 129 123
25 1 218 192 177 161 150 142 134 128
50 2 222 197 183 167 155 146 138 132
75 3 226 202 187 172 160 150 141 136
100 4 229 205 191 176 164 154 144 139
125 5 231 208 194 179 168 156 146 141
150 6 233 212 195 182 172 159 150 143
175 7 237 216 200 187 176 165 156 148
200 8 244 222 206 195 182 171 162 154
Fuente. Tecnología del concreto y el mortero Cantidad de agua: 154 litros
6- Determinación de la resistencia de diseño
Para determinar la resistencia cuando no se tienen datos que permitan determinar la
desviación estándar se debe tener en cuenta la tabla 4.23.
Tabla 4.23.Resistencia especificada a la compresión de diseño
Resistencia especificada a la compresión, Mpa
Resistencia promedio requerida a la compresión, Mpa
f´c < 21 f´cr=f´c+7,0
21≤f´c≤35 f´cr=f´c+8,3
f´c>35 f´cr= 1,1f´c+5.0 Fuente. NSR-10 Ya que inicialmente se quería obtener una resistencia de 20,5 Mpa, para que el diseño
superara la media se calculó la resistencia a la compresión como muestra la ecuación.
C´(E = 20.5 + 7.0 = 27.5FG� ≈ 28FG� 7- Selección de la relación agua-cemento (A/C)
72
La relación agua-cemento ideal se obtiene directamente con la resistencia a compresión del
diseño como lo muestra la tabla 4.24.
Tabla 4.24. Relación agua-cemento (A/C)
Resistencia a la compresión
Kg/cm²
Relación agua-cemento en peso
Límite superior Línea media Límite inferior
140 0.72 0.65
175 0.65 0.58
210 0.70 0.58 0.53
245 0.64 0.53 0.49
280 0.59 0.48 0.45
315 0.54 0.44 0.42
350 0.49 0.40 0.38
Fuente. Autores Se tomó la decisión de utilizar una relación agua-cemento de 0.50 ya que esta se
encuentra dentro de los límites para la resistencia requerida.
El módulo de finura de los agregados quiere decir cómo se clasifican estos si son finos
o gruesos, para esto se debe hacer el respectivo ensayo y obtener resultados entre 2 y 3 para
con base a estos poder identificar su finura, en la tabla 4.25 se muestra como se obtiene el
módulo de finura de los agregados finos.
Tabla 4.25. Módulos de finura de los agregados finos
73
Volumen del agregado grueso, seco y compactado con varilla, por volumen de concreto para diferentes modulos de finura
Tamaño máximo nominal del agregado
Módulo de finura de la arena
mm Pulgadas 2.4 2.6 2.8 3.0
9,51 3/8 0,5 0,48 0,46 0,44
12,7 1/2 0,59 0,57 0,55 0,53
19 3/4 0,66 0,64 0,62 0,6
25,4 1 0,71 0,69 0,67 0,65
38,1 1 y 1/2 0,75 0,73 0,71 0,69
50,8 2 0,78 0,76 0,74 0,72
76,1 3 0,82 0,8 0,78 0,76
152 6 0,87 0,85 0,83 0,81
Fuente. Autores
Una vez realizada la prueba de densidad unitaria del agregado grueso (cuarzo) descrita
en la NTC 92 se obtuvieron los resultados descritos en la tabla 4.26 estos datos son
relevantes para cuando se vaya a calcular la cantidad de agregados para 1 m³ de concreto.
Tabla 4.26. Densidad unitaria del agregado grueso (cuarzo)
DENSIDAD UNITARIA DEL AGREGADO GRUESO (CUARZO)
Peso de molde (kG) 3,17
Diámetro (m) 0,15
Altura (m) 0,16
Volumen (M3) 0,002827
MUESTRA # PESO SUELTO (Kg)
PESO COMPACTADO (Kg)
1 4,246 4,558
2 4,24 4,664
3 4,305 4,529
PROMEDIO 4,264 4,584
Fuente: Autores.
4.1.2.8.1 Cantidad de material para cada uno de los diseños de mezcla.
74
Con cada una de las mezcla se fundieron nueve cilindros de 100mm de diámetro y
200mm de altura y dos placas de 15mm de sección longitudinal, 15mm de sección
transversal y una de 30mm de espesor y otra de 40mm de espesor, se tomó como
desperdicio el 5% de cada uno de los materiales puesto que todos estos son demasiado
costosos, en la tabla 4.27 se muestran las cantidades utilizadas en cada uno de los once
diseños fundidos.
Tabla 4.27:
Cantidades utilizadas en cada diseño
DISEÑO Cemento
(kg)
Cuarzo
(kg)
Arena
de
cuarzo
(Kg)
Arena
de
sílice
(Kg)
Arena
de
Ottawa
(Kg)
Agua
(Kg)
Pet
(Kg)
Fibra
de
vidrio
(Kg)
Fibras
ópticas
(Kg)
Fibras
de
nylon
(Kg)
1 9,65 30,66 27,49 5,31 0,0965
2 10,61 30,66 27,49 5,31
3 9,65 30,66 26,67 5,31 0,83 0,097
4 9,65 30,66 27,49 5,31 0,097
5 9,88 33,73 23,33 5,43
6 9,78 33,73 23,33 5,43 0,0988
7 9,88 33,73 24,06 5,43
8 9,78 33,73 24,06 5,43 0,0988
9 9,88 33,73 23,34 5,43 0,7218
10 9,88 33,73 23,82 5,43 0,24
11 9,78 33,73 23,10 5,43 0,7218 0,0988
Fuente: Autores.
A continuación se mostraran los cálculos del diseño número 4 que se mostró como el
concreto óptimo el cual cumple con los objetivos de la investigación; evaluando el efecto
75
de los diferentes materiales de estudio en la resistencia a la compresión y transmitacia
óptica del concreto de cuarzo.
En los anexos se encontraran la memoria de cálculo de cada uno de los 11 diferentes
diseños, en el apéndice D.
DISEÑO DE MEZCLA #4
Calculo del contenido de cemento
Volumen del cemento
0,50 = 154 )"�3J
J = 154 )"�30,50 = 308)"
Siguiendo la norma NTC 221 para determinar la densidad del cemento se obtuvo:
K = F���LMN(M�M OP, "QPNR�M LM�GN�S�LP, (�3 = 64"
23.35(�3 − 0,5(�3 = 2,8 "(�3 = 2800 )"�3
Q(M�.= 308)"2800)"/�3 = 0,110�3
Estimación del contenido de cuarzo
76
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = �M�P(P�G�(O�LPVPNR�M LMEM(UGUM OM
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = 4,584)"0.002827�3 = 1621,1)"/�3
Ya que el módulo de finura de la arena es de 3.44 y el tamaño máximo nominal del
agregado es de ¾” podemos determinar que:
WWP = 0,6�3
Entonces el peso seco del agregado grueso será:
�� = WWP ∗ (FR()
�M�P�M(PLMN(R�ESP = 0,6�3 ∗ (1621.1 )"�3) = 973)"/�3
Su volumen será el peso seco dividido su densidad aparente seca
QPNR�M LMN(R�ESP = �M�P�M(PLMN(R�ESP ÷ �M �UL�L�G�EM OM�M(�
Q( = 973)"2620 )"�3
= 0,371�3
Adición de Fibras ópticas
Tomando como base otras investigaciones de concretos translucidos se decidió adicionar
el 2% en peso del cemento para este diseño, así pues para 1 m3 de concreto se deben
adicionar 6.3 kilos de fibras ópticas, su densidad es de 355 Kg/m3 lo cual quiere decir que
el volumen ocupado será como lo indica la ecuación.
77
QCP = 6.3\"355)"/�3 = 0.0178�3
Estimación de contenido de arena de cuarzo
Q�E = 1 − Q( − Q" − Q� − Q�U − QCP
Var=Volumen de arena de cuarzo
Vv= Volumen de cemento
Vg=Volumen de grava
Va=Volumen de agua
Vai=Volumen del aire
Vfo=Volumen de fibras ópticas
Q�E = 1�3 − 0.110�3 − 0.371�3 − 0.154�3 − 0.020�3 − 0.0178 = 0.328�3
Peso de la arena de cuarzo
]�E = Q�E ∗ FR
War=Peso de la arena de cuarzo
Var=Volumen de la arena de cuarzo
Mu=Masa unitaria de la arena de cuarzo
]�E = 0.344�3�2620 )"�3 = 901,8)"
A continuación se mostraran las tablas resumen de los 11 diseños fabricados,
especificando los materiales que los componen, teniendo en cuenta el volumen absoluto,
peso específico y el peso seco de sus mismos componentes.
Tabla 4.28:
78
Resumen del diseño de mezcla #1.
DISEÑO DE MEZCLA # 1
VOLUMEN ABSOLUTO
(��)
PESO ESPECIFICO
(Kg/��)
PESO SECO
(Kg/��)
CEMENTO 0,110 2800 308,0
CUARZO 0,371 2620 973
AGUA 0,154 1000 154
CONTENIDO DE AIRE
0,020 0,0
Fibras de vidrio
0,00119 2580 3,1
ARENA DE CUARZO
0,344 2620 901,8
TOTAL 1 2339,55
Fuente: Autores.
Tabla 4.29:
Resumen del diseño de mezcla #2.
DISEÑO DE MEZCLA # 2
VOLUMEN ABSOLUTO
��
PESO ESPECIFICO
Kg/��
PESO SECO
Kg/��
CEMENTO 0,110 2800 308,0
CUARZO 0,371 2620 973
AGUA 0,154 1000 154
CONTENIDO DE AIRE
0,020 0,0
ARENA DE CUARZO
0,345 2620 904,9
TOTAL 1 2339,59
Fuente: Autores.
79
Tabla 4.30:
Resumen del diseño de mezcla #3.
DISEÑO DE MEZCLA # 3
VOLUMEN ABSOLUTO
��
PESO ESPECIFICO
Kg/��
PESO SECO
Kg/��
CEMENTO 0,110 2800 308,0
CUARZO 0,371 2620 973
AGUA 0,154 1000 154
CONTENIDO DE AIRE
0,020 0,0
Fibras opticas 0,00119 2580 3,08
Pet 0,0196 1380 27,2
ARENA DE CUARZO
0,325 2620 850,4
TOTAL 1 2315,34
Fuente: Autores.
Tabla 4.31:
Resumen del diseño de mezcla #4.
DISEÑO DE MEZCLA # 4
VOLUMEN ABSOLUTO
��
PESO ESPECIFICO
Kg/��
PESO SECO
Kg/��
CEMENTO 0,110 2800 308,0
CUARZO 0,371 2620 973
AGUA 0,154 1000 154
CONTENIDO DE AIRE
0,020 0,0
Fibras opticas 0,01780 355 6,32
ARENA DE CUARZO
0,328 2620 858,3
TOTAL 1 2299,28
Fuente: Autores.
80
Tabla 4.32:
Resumen del diseño de mezcla #5.
DISEÑO DE MEZCLA #5
VOLUMEN
ABSOLUTO (��)
PESO ESPECIFICO
Kg/��
PESO SECO
(Kg/��)
CEMENTO 0,110 2800 308
CUARZO 0,408 2620 1069,86
AGUA 0,154 1000 154
AIRE 0,02 0
ARENA DE SILICE
0,308 2560,0 787,60
TOTAL 1 2319,46
Fuente: Autores.
Tabla 4.33:
Resumen del diseño de mezcla #6.
DISEÑO DE MEZCLA # 6
VOLUMEN
ABSOLUTO (��)
PESO ESPECIFICO
Kg/��
PESO SECO
(Kg/��)
CEMENTO 0,110 2800 308
CUARZO 0,408 2620 1069,86
AGUA 0,154 1000 154
AIRE 0,02 0
Fibras de vidrio
0,001193 2580 3,08
ARENA DE SILICE
0,308 2560,0 787,60
TOTAL 1,001193 2322,54
Fuente: Autores.
81
Tabla 4.34:
Resumen del diseño de mezcla #7.
DISEÑO DE MEZCLA # 7
VOLUMEN ABSOLUTO
(��)
PESO ESPECIFICO
Kg/��
PESO SECO
Kg/��
CEMENTO 0,110 2800 308,00
CUARZO 0,408 2620 1069,86
AGUA 0,154 1000 154
CONTENIDO DE AIRE
0,02
ARENA DE OTTAWA
0,308 2640 812
TOTAL 1 2344,07
Fuente: Autores.
Tabla 4.35:
Resumen del diseño de mezcla #8.
DISEÑO DE MEZCLA # 8
VOLUMEN ABSOLUTO
(��)
PESO ESPECIFICO
Kg/��
PESO SECO
Kg/��
CEMENTO 0,110 2800 308,00
CUARZO 0,408 2620 1069,86
AGUA 0,154 1000 154
CONTENIDO DE AIRE
0,02
FIBRA DE VIDRIO
0,001193 2580 3,08
ARENA DE OTTAWA
0,306 2640 809
TOTAL 1 2344,00
Fuente: Autores.
82
Tabla 4.36:
Resumen del diseño de mezcla #9.
DISEÑO DE MEZCLA # 9
VOLUMEN ABSOLUTO
(��)
PESO ESPECIFICO
Kg/��
PESO SECO
Kg/��
CEMENTO 0,110 2800 308,00
CUARZO 0,408 2620 1069,86
AGUA 0,154 1000 154
CONTENIDO DE AIRE
0,02
PET 0,0175 1380 24,15
ARENA DE OTTAWA
0,290 2640 766
TOTAL 1 2322,02
Fuente: Autores.
Tabla 4.37:
Resumen del diseño de mezcla #10.
DISEÑO DE MEZCLA # 10
VOLUMEN ABSOLUTO
(��)
PESO ESPECIFICO
Kg/��
PESO SECO
Kg/��
CEMENTO 0,110 2800 308,00
CUARZO 0,408 2620 1069,86
AGUA 0,154 1000 154
CONTENIDO DE AIRE
0,02
FIBRAS DE NYLON
0,00666087 1150 7,66
ARENA DE OTTAWA
0,301 2640 795
TOTAL 1 2334,15
Fuente: Autores.
83
Tabla 4.38:
Resumen del diseño de mezcla #11.
DISEÑO DE MEZCLA # 11
VOLUMEN ABSOLUTO
(��)
PESO ESPECIFICO
Kg/��
PESO SECO
Kg/��
CEMENTO 0,110 2800 308,00
CUARZO 0,408 2620 1069,86
AGUA 0,154 1000 154
CONTENIDO DE AIRE
0,02
FIBRAS DE VIDRIO
0,001193 2580 3,08
PET 0,0175 1380 24,15
ARENA DE OTTAWA
0,289 2640 763
TOTAL 1 2321,95
Fuente: Autores.
4.1.3 Tercera etapa Fase I . Resultados y Análisis de Resultados
4.1.3.1 Análisis y resultados del ensayo de resistencia a la compresión
Se analizaron los resultados obtenidos en los ensayos de resistencia a la compresión y
transmitancia óptica, se compararon las resistencias obtenidas para cada uno de los once
diferentes diseños a los 7,14 y 28 días y se determinó como afecta el cambio de materiales
en las propiedades mecánicas y ópticas del concreto. Finalmente se establecen las
conclusiones y recomendaciones.
Para este proyecto de investigación, los resultados de las pruebas de resistencia de
cilindros de concreto se usaron como base para la aceptación del concreto respecto a la
resistencia de éste. Una vez cumplidos los análisis físicos del material exigidos por las
84
norma NTC 673 y dando cumplimiento a cada uno de los diseños, se procedió a realizar la
prueba de resistencia a la compresión.
En la figura 4.9 se evidencia los 11 diseños fabricados versus la resistencia a la
compresión, siguiendo la NTC 674 que arroja cada uno de estos, teniendo en cuenta el
curado a los 7, 14, 21 y 28 días de edad debido a que se presentaron inconvenientes con la
maquina universal de la universidad de la Salle, por lo que se decide fallar los diseños 5, 6,
7, 9,10 y 11 a partir de 14, 21 y 28 días de edad.
Figura 4.9 Diseño vs Resistencia a la Compresión curado a los 7,14,21 y 28 dias Fuente. Elaboración propia obtenida por el análisis de datos
- Únicamente el diseño número 7 obtuvo una resistencia de 22,46 MPa y el diseño
número 8 con una resistencia de 21,85 MPa alcanzaron un poco más de la
resistencia a compresión a los 28 días para la cual fueron diseñados (21 MPa), así
pues podemos decir que la arena de Ottawa es un buen componente para el concreto
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
on
(M
Pa)
Diseño #
Diseño a los 7 dias
Diseño a los 14 dias
Diseño a los 21 dias
Diseño a los 28 dias
85
ya que sus partículas se pueden acomodar perfectamente dentro de un volumen de
concreto. (Revista Tecnológica CYT. Agosto 2013).
- El diseño número 5, alcanzo una resistencia de 19,46 MPa a los 28 días de edad, y
el diseño número 6, con una resistencia de 20,42 MPa, a los 28 días, por esto se
puede decir que es un buen agregado para el concreto y puede aportarle un mejor
comportamiento en sus características mecánicas.
- Los diseño número 4, 5, 6, 7, 8, 10 y el diseño numero 11; soportaron más de 17
MPa a los 28 días de curado en su ensayo a compresión por esto podemos afirmar
que estos pueden ser durables y pueden ser utilizados como concretos estructurales
como nos indica la NSR-10.
- Los diseños 1 y por último el diseño número 3, fueron los que alcanzaron la menor
resistencia a compresión, puesto que la arena de cuarzo no cumplió con la
granulometría apropiada, esta es una de las razones por la cual no se cumple con la
resistencia adecuada para que sea un concreto estructural; otra de las razones que
evidenciamos, puede ser el material que se usó (pet) con un porcentaje del 3% del
contenido de la arena utilizada en cada diseño, debido a que existe una baja
adherencia que tiene el (pet) con la matriz cementicia, en contradicción se pudo
observar una clara resistencia por la intención del (pet); los cuales fueron
propuestos en los diseños número 4 y 11.
- El cuarzo fue el agregado grueso utilizado en todos los diseño según los resultados
obtenidos y sus características de dureza que llegan a 7 en la escala de Mohs, se
puede decir que puede reemplazar perfectamente en una mezcla de concreto a la
grava.
- Tal parece que la adición de diferentes fibras no influyen demasiado en las
características mecánicas de un concreto ya que los resultados corroboran que
donde se usaron estos, la resistencia a compresión fue buena, además se analizó que
la fibra de vidrio arroja mayor resistencia al mezclase con este concreto.
86
- El diseño número 9, muestra un resultado fuera de lo normal ya que alcanzo una
resistencia mayor a la edad de 21 días que a la de 28 días esto se pudo dar porque
eso especímenes no fueron bien compactados o vibrados.
- En los diseños que fueron fallados a los 14, 21 y 28 días no hay gran diferencia
entre los resultados de 21y 28 días, lo cual muestra que esta etapa final no hace que
el los especímenes incrementen demasiado su resistencia a compresión en los
últimos 7 días.
-
4.1.3.2 Análisis y resultados del ensayo de transmitancia óptica
En el procedimiento del ensayo hubo complicaciones a la hora de medir la transmitancia
de luz que se generaba, debido a que el diámetro del láser con el cual se impactaba la placa
era de solo 3mm, lo cual se decide tomar 5 lecturas de transmitancia en diferentes puntos de
la placa, para promediar y tener un valor el cual se divide en la capacidad de intensidad de
energía que tiene el luxómetro con un valor de 4,6 voltios para así tener un valor de energía
absorbido de cada diseño en las diferentes placas.
Luego se procedio hacer el calculo de cada uno de los diseños para obtener el porcentaje
de transmitancia de cada uno de ellos; como lo muestra la tabla 4.39.
Tabla 4.39: Calculo de transmitancia óptica por cada diseño.
DISEÑO TRANSMITANCIA (%)
1 27.17
2 32.61
3 30.43
4 73.91
5 32.61
6 23.91
7 26.09
8 23.91
9 30.87
10 32.61
11 22.83
87
Fuente. Autores. En la figura 4.10 se puede identificar claramente cuál es el diseño más óptimo, para
cumplir con uno de los objetivos; mayor porcentaje de transmitancia óptica en los
diferentes diseños.
Figura 4.10 intensidad de energuia transmitida por los diferentes diseños fabricados. Fuente. Elaboración propia obtenida por el análisis de datos.
- El diseño número 4, muestra el mejor comportamiento de transmitancia óptica con
un porcentaje de 73.91%, esto se da gracias al gran tamaño del agregado grueso y
su calidad de transparencia de este mismo, y fundamentalmente a las fibras ópticas
ubicadas verticalmente en las placas, las cuales crearon haces de luz y la condujeron
a través de las placas.
- Debido a la granulometría escogida, por el tamaño máximo nominal de 2” en el
proyecto no es posible que pase el 50% de luz ya que por el tamaño de los
agregados gruesos no alcanza haber mucha transmitancia.
- Las fibras ópticas crearon haces de luz en mayor porcentaje que la fibra de vidrio,
la fibra de nylon y el pet ya que por las estas era menor la transmitancia de energía
lo cual obstaculizaba el paso de luz.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
27,1732,61 30,43
73,91
32,6123,91
26,09 23,9130,87
32,6122,83
INTENSIDAD TRANSMITIDA
DISEÑO TRANSMITANCIA (%)
88
- Los diseños número 5 y 6 mostraron un muy bajo resultados en transmitancia
óptica, esto se debe a que la arena de sílice presenta un color más oscuro que la
arena de cuarzo y de Ottawa.
- Como ligante se utilizó cemento blanco tipo I Argos, este al hacer contacto con el
agua toma un color más oscuro entonces al finalizar la mezcla todos los otros
componentes de características translucidas quedan atrapados dentro del cemento y
no son bien aprovechadas, así pues se recomienda el uso de otros ligantes como
resinas epoxicas para obtener mejores resultados de translucidez en un material.
4.1.3.3 Análisis y resultados del ensayo de asentamiento del concreto
Los resultados por cada una de las mezclas se encuentran en la Tabla 4.40 y se
encuentran representados en la Figura 4.11.
Tabla 4.40. Asentamientos de cada diseño
DISEÑO # ASENTAMIENTO (mm)
1 50
2 110
3 30
4 40
5 100
6 100
7 87,5
8 100
9 40
10 87,5
11 50
Fuente. Autores
89
Figura 4.11 Asentamiento de las mezclas
Fuente. Autores
- Los diseños número 5 ,6 y 8 se asentaron exactamente como lo exigía el diseño lo
cual fueron 4” eso quiere decir que la mezcla en su estado fresco fue buena puesto
que no fue muy seca y tampoco fluida y presento una muy buena manejabilidad
así pues la arena de sílice presenta buenas condiciones en cuanto a la absorción de
agua.
- el diseño numero 2 presenta un asentamiento de 110 mm, lo que indica que el
asentamiento es bueno ya que presenta mayor manejabilidad respecto a los demás
diseños.
- En cuanto a los diseños fundidos con arena de Ottawa se puede decir que a los que
se les agrego pet el nueve y el once dieron como resultado una mezcla más seca
que las otras, esto tiene mucho que ver puesto que el pet repelo el agua e hizo de
estas unas mezclas muy secas y menos manejables.
- La relación agua-cemento para todos los diseños fue de 0,50 la cual es ideal para
que alcanzara la resistencia adecuada pero la poca absorción del agregado grueso
0
20
40
60
80
100
120
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
ASE
NTA
MIE
NTO
(m
m)
Diseño #
ASENTAMIENTO (mm)
90
hizo que estas fueran muy secas y algunos especímenes presentaran un
asentamiento menor.
4.1.3.4 Análisis y resultados del ensayo de contenido de aire del concreto
En la siguiente tabla se evidencia los datos obtenidos por el medidor tipo B, contenidos de
aire.
Tabla 4.41: Tabla de datos obtenidos % de contenido de aire.
Fuente. Autores
En la siguiente grafica podemos evidenciar los resultados del contenido de aire en el
concreto.
Figura 4.12 Contenido de aire en el concreto
Fuente. Autores.
DISEÑO N° 1 DISEÑO N° 2 DISEÑO N° 3 DISEÑO N° 4 DISEÑO N° 5 DISEÑO N° 6 DISEÑO N° 7 DISEÑO N° 8 DISEÑO N° 9 DISEÑO N° 10 DISEÑO N° 11
3,7% 5,3% 3,7%
% DE CONTENIDO DE AIRE EN EL CONCRETO EN ESTADO FRESCO METODO DIRECTO
3,0% 2,5% 7,5% 3,0% 7,2% 3,1% 3,5% 5,2%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
% C
ON
TEN
IDO
DE
AIR
E
NUMERO DE DISEÑO
CONTENIDO DE AIRE EN EL CONCRETO
91
- El diseño numero 2 junto con el diseño numero 5 evidencia mayor porcentaje de
contenido de aire, esto es nosivo para la mezcla ya que pueden generar bastantes
vacios, durante el fraguado causando que se presenten fisuramientos, afectando las
propiedades mecanicas del concreto.
- El diseño numero 2 presenta poco contenido de aire, debido a la adherencia que
presentan los materiales que lo componen.
4.2 Fase I I
4.2.1 Desarrollo del Documento.
En esta fase se realizó el escrito correspondiente a la estructura del documento final que
debe tener el Proyecto de Grado, con sus respectivos ensayos y conclusiones apropiadas.
Tipo de Investigación.
Es un proyecto investigativo de tipo experimental; ya que se busca saber mediante el
proceso de la experimentación si es funcional el objeto a estudiar, recurriendo a ensayos de
laboratorios para determinar su viabilidad por los resultados obtenidos de la resistencia a la
compresión y transmitancia óptica. Por último el procedimiento de análisis de resultados se
obtiene mediante la lectura de los datos arrojados por los ensayos y la comparación de
éstos.
Diseño de la investigación
Se pretendió realizar el surgimiento de una nuevo concreto producido con cemento
portland blanco tipo I, diferentes materiales a los de un concreto convencional; estudiando
92
cada una de las características de los diferentes diseños propuestos en la investigación, y
sus antecedentes para analizar su comportamiento.
5. Conclusiones y Recomendaciones
- El diseño numero 7 fue el más alto en resistencia con un valor de 22,46 MPa, el
curado a los 28 días, después sigue el diseño número 8 con una resistencia de 21,85
MPa logrando mayor resistencia para los cuales fueron diseñados (21 MPa), lo cual
indica que puede ser un concreto estructural; comparándolos con los demás diseños
son los que mayor resistencia a la compresión presentan, lo que indica que los
materiales que los componen no afectan a las propiedades mecánicas del concreto.
- La combinación de los materiales del diseño número 4, es el que presenta mejor
comportamiento, lo cual indica que este podría ser apropiado para hacer concreto
traslucido.
- En esta investigación se pretendía modificar las propiedades ópticas del concreto de
manera que lo hiciera más estético para utilizarlo como acabado en edificaciones,
ésta es una opción para la disminución de los costos de energía eléctrica e
iluminación; debido a que la resistencia fue aceptada, es posible utilizar este
concreto, puesto que supera los 17 MPa.
- En los diseños fabricados el contenido de aire tiene un comportamiento normal
excepto los diseños 3 y 5 que fueron mal vibrados, por ende afecta las propiedades
mecánicas del concreto.
- La arena de Ottawa fue la que mejor se comportó como agregado fino, debido a que
los diseños que contenían esta, presentaban mayor resistencia comparado con los
demás.
93
- Se recomienda utilizar una granulometría con un tamaño máximo de agregado
superior a dos pulgadas ya que esto garantiza mayor transmitancia óptica, puesto
que puede transportar a través del mayor cantidad de luz.
- Se recomienda utilizar en mayor porcentaje las fibras ópticas al 1 % del agregado
fino ya que estas ayudan a que el elemento estructural o no estructural sea más
translucido.
- Se recomienda utilizar como agregado fino, la arena de Ottawa, ya que esta es la
más acertada en cuanto la resistencia y no perjudica los efectos de translucidez.
- El cuarzo presenta reflexión total interna lo cual hace que la luz sea transportada
entre el cuarzo y demás cuarzos aledaños.
- Lo recomendable para que no se genere agrietamiento en el concreto es que no se
vibre mas de lo indicado, debido a que podria generar fisuracion en las muestras de
concreto.
94
6. Referencias
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Propiedades y Diseño de Mezcla, 3ª ed. Bogotá: Asocreto.
Niño. (2010). Propiedades del concreto endurecido, Tecnología del concreto, vol 1, 124-
125
Salas & Giani, (n.d). Tecnología del Hormigón Avanzada. Recuperado 05-03-13
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Waddell, Dobrowolski. (n.d). Manual de la Construcción con Concreto I y II, 3ª ed.
Garrote, (2008) Ensayo de Tracción Indirecta, Capitulo II.
Uribe, R. (2004). Conceptos basicos del Concreto.
Revistas Yildirim, Hazlett, & Davio. (2004). Toner-modified asphalt demonstration projects.
Resources Conservation and Recycling, 42(1), 295-308
Revista Tecnológica CYT. Agosto 2013. Cibergrafía
Concreto Arquitectónico.(n.d).Galeón Hispavista. Recuperado 10-10-12
http://concretos.galeon.com/c10.html
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Ecosur . Cementos puzolánicos. (2014). Recuperado 15-10-14
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http://www.argos.co/media/colombia/images/concreto_normal_v3-2013.pdf
95
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de Colombia. 54-55. Recuperado 13-09-12
http://www.bdigital.unal.edu.co/6167/8/9589322824_Parte2.pdf
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Sika. (n.d.). Química en la construcción: soluciones para cada necesidad. Recuperado 15-10-14
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ftp://ftp.unicauca.edu.co/cuentas/geanrilo/docs/FIC%20y%20GEOTEC%20SEM%202%20d
e%202010/Tecnologia%20del%20Concreto%20-
%20%20PDF%20ver.%20%202009/Cap.%2002%20-
%20Agregados%20para%20mortero%20y%20concreto.pdf.
SCRIBD. (s.f.). Recuperado el 13 de Mayo de 2015, de
https://es.scribd.com/doc/24863679/18/COMPOSICION-QUIMICA-DEL-CLINKER-Y-
CEMENTO-PORTLAND
Solares, R. E. (10 de septiembre de 2008). http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_2870_C.pdf.
Recuperado el 3 de octubre de 2015
96
ANEXOS
97
APENDICE A: FICHA TECNICA DEL CEMENTO BLANCO DE USO
GENERAL ARGOS
98
99
100
APENDICE B: ESPECIFICACIONES DE LOS 11 DISEÑOS FABRICADOS
101
Cantidad de material para la mezcla de los especímenes del diseño #1
DISEÑO 1
cilindros diametro (m) altura (m) volumen (m3)
9 0,2 0,1 0,02827
Placas lado 1 lado 2 espesor volumen (m3)
2 0,15 0,15 0,04 0,0018
Volumen total 0,03007
MATERIAL CANTIDAD (Kg)
CANTIDAD REAL CON DESPERDICIO DE 5%
CEMENTO 9,2 9,65
ARENA de cuarzo 26,2 27,49
CUARZO 29,20 30,66
AGUA 5,05 5,31
fibra de vidrio 0,0919 0,0965
CANTIDAD DE CUARZO POR BACHADA
tamiz # material que pasa %
material que pasa (Kg)
material que retiene (Kg)
2" 100 30,66 0,00
1 y 1/2" 97,5 29,90 0,77
3/4" 42,5 13,03 16,86
3/8" 30 9,199 3,83
#4 2,5 0,767 8,432
fondo 0,767
CANTIDAD DE ARENA DE CUARZO POR BACHADA
#4 97 27,41 0,082
#8 68,4 18,80 8,605
#16 40,7 11,19 7,615
#30 25,6 7,04 4,151
#50 15,6 4,29 2,749
#100 5,1 1,402 2,887
fondo 0 0 1,402 Fuente. Autores
102
Cantidad de material para la mezcla de los especímenes del diseño #2
DISEÑO 2
cilindros diametro (m) altura (m) volumen (m3)
9 0,2 0,1 0,02827
Placas lado 1 lado 2 espesor volumen (m3)
2 0,15 0,15 0,04 0,0018
Volumen total 0,03007
MATERIAL CANTIDAD (Kg)
CANTIDAD REAL CON DESPERDICIO DE 5%
CEMENTO 6,3 6,62
ARENA de cuarzo 18,0 18,86
CUARZO 20,09 21,09
AGUA 3,47 3,64
CANTIDAD DE CUARZO POR BACHADA
tamiz # material que pasa % material que pasa (Kg)
material que retiene (Kg)
2" 100 21,09 0,00
1 y 1/2" 97,5 20,56 0,53
3/4" 42,5 8,96 11,60
3/8" 30 6,327 2,64
#4 2,5 0,527 5,800
Fondo 0,527
CANTIDAD DE ARENA DE CUARZO POR BACHADA
#4 97 18,80 0,057
#8 68,4 12,90 5,903
#16 40,7 7,68 5,224
#30 25,6 4,83 2,848
#50 15,6 2,94 1,886
#100 5,1 0,962 1,980
fondo 0 0 0,962 Fuente. Autores
103
Cantidad de material para la mezcla de los especímenes del diseño #3
DISEÑO 3
cilindros diámetro (m) altura (m) volumen (m3)
9 0,2 0,1 0,02827
Placas lado 1 lado 2 espesor volumen (m3)
2 0,15 0,15 0,04 0,0018
Volumen total 0,03007
MATERIAL CANTIDAD (Kg)
CANTIDAD REAL CON DESPERDICIO DE 5%
CEMENTO 6,3 6,62
ARENA de cuarzo 18,0 18,86
CUARZO 20,09 21,09
AGUA 3,47 3,64
fibra de vidrio 0,063 0,066
PET 0,539 0,57
CANTIDAD DE CUARZO POR BACHADA
tamiz # material que pasa % material que pasa (Kg)
material que retiene (Kg)
2" 100 21,09 0,00
1 y 1/2" 97,5 20,56 0,53
3/4" 42,5 8,96 11,60
3/8" 30 6,327 2,64
#4 2,5 0,527 5,800
#8 0,527
CANTIDAD DE ARENA DE CUARZO POR BACHADA
#4 97 18,80 0,057
#8 68,4 14,43 4,378
#16 40,7 8,58 5,842
#30 25,6 5,40 3,185
#50 15,6 3,29 2,109
#100 5,1 1,076 2,214
fondo 0 0 1,076 Fuente. Autores
104
Cantidad de material para la mezcla de los especímenes del diseño #4
DISEÑO 4
cilindros diametro (m) altura (m) volumen (m3)
9 0,2 0,1 0,02827
Placas lado 1 lado 2 espesor volumen (m3)
2 0,15 0,15 0,04 0,0018
Volumen total 0,03007
MATERIAL CANTIDAD (Kg)
CANTIDAD REAL CON DESPERDICIO DE 5%
CEMENTO 6,3 6,6
ARENA de cuarzo 26,2 18,9
CUARZO 20,09 21,1
AGUA 3,47 3,6
fibras opticas 0,063 0,066
CANTIDAD DE CUARZO POR BACHADA
tamiz # material que pasa % material que pasa (Kg)
material que retiene (Kg)
2" 100 21,09 0,00
1 y 1/2" 97,5 20,56 0,53
3/4" 42,5 8,96 11,60
3/8" 30 6,327 2,64
#4 2,5 0,527 5,800
#8 0,527
CANTIDAD DE ARENA DE CUARZO POR BACHADA
#4 97 18,80 0,057
#8 68,4 12,90 5,903
#16 40,7 7,68 5,224
#30 25,6 4,83 2,848
#50 15,6 2,94 1,886
#100 5,1 0,962 1,980
fondo 0 0 0,962 Fuente. Autores
105
Cantidad de material para la mezcla de los especímenes del diseño #5
DISEÑO 5
cilindros diametro (m) altura (m) volumen (m3)
9 0,2 0,1 0,02827
Placas lado 1 lado 2 espesor volumen (m3)
2 0,15 0,15 0,04 0,0018
Volumen total 0,03007
MATERIAL CANTIDAD (Kg)
CANTIDAD REAL CON DESPERDICIO DE 5%
CEMENTO 9,4 9,88
ARENA de SILICE 22,2 23,33
CUARZO 32,12 33,73
AGUA 5,17 5,43
CANTIDAD DE CUARZO POR BACHADA
tamiz # material que pasa %
material que pasa (Kg)
material que retiene (Kg)
2" 100 33,73 0,00
1 y 1/2" 97,5 32,89 0,84
3/4" 42,5 14,33 18,55
3/8" 30 10,12 4,22
#4 2,5 0,84 9,28
#8 0,84
CANTIDAD DE ARENA DE CUARZO POR BACHADA
#4 100 23,33 0,000
#8 100 23,33 0,000
#16 99,8 23,29 0,047
#30 97,6 22,77 0,513
#50 20,6 4,81 17,967
#100 2,1 0,490 4,317
fondo 0 0 0,490 Fuente. Autores
106
Cantidad de material para la mezcla de los especímenes del diseño #6
DISEÑO 6
cilindros diametro (m) altura (m) volumen (m3)
9 0,2 0,1 0,02827
Placas lado 1 lado 2 espesor volumen (m3)
2 0,15 0,15 0,04 0,0018
Volumen total 0,03007
MATERIAL CANTIDAD (Kg)
CANTIDAD REAL CON DESPERDICIO DE 5%
CEMENTO 6,5 6,8
ARENA de SILICE 15,3 16,0
CUARZO 22,06 23,2
AGUA 3,55 3,7
Fibra de vidrio 0,065 0,068
CANTIDAD DE CUARZO POR BACHADA
tamiz # material que pasa %
material que pasa (Kg)
material que retiene (Kg)
2" 100 23,16 0,00
1 y 1/2" 97,5 22,58 0,58
3/4" 42,5 9,84 12,74
3/8" 30 6,95 2,89
#4 2,5 0,58 6,37
#8 0,58
CANTIDAD DE ARENA DE CUARZO POR BACHADA
#4 100 16,02 0,000
#8 100 16,02 0,000
#16 99,8 15,99 0,032
#30 97,6 15,64 0,352
#50 20,6 3,30 12,336
#100 2,1 0,336 2,964
fondo 0 0 0,336 Fuente. Autores
107
Cantidad de material para la mezcla de los especímenes del diseño #7
DISEÑO 7
cilindros diametro (m) altura (m) volumen (m3)
9 0,2 0,1 0,02827
Placas lado 1 lado 2 espesor volumen (m3)
2 0,15 0,15 0,04 0,0018
Volumen total 0,03007
MATERIAL CANTIDAD (Kg)
CANTIDAD REAL CON DESPERDICIO DE 5%
CEMENTO 9,4 9,88
ARENA DE OTTAWWA 22,9 24,06
CUARZO 32,12 33,73
AGUA 5,17 5,43
CANTIDAD DE CUARZO POR BACHADA
tamiz # material que pasa %
material que pasa (Kg)
material que retiene (Kg)
2" 100 33,73 0
1 y 1/2 " 97,5 32,89 0,84
3/4" 42,5 14,33 18,55
3/8" 30 10,12 4,22
#4 2,5 0,84 9,28
#8 0,84
CANTIDAD DE ARENA DE OTAWWA POR BACHADA
#4 100 24,06 0,000
#8 100 24,06 0,000
#16 100 24,06 0,000
#30 99 23,82 0,241
#50 16 3,85 19,972
#100 0 0 3,850
fondo 0 0 0,000 Fuente. Autores
108
Cantidad de material para la mezcla de los especímenes del diseño #8
DISEÑO 8
cilindros diametro (m) altura (m) volumen (m3)
9 0,2 0,1 0,02827
Placas lado 1 lado 2 espesor volumen (m3)
2 0,15 0,15 0,04 0,0018
Volumen total 0,03007
MATERIAL CANTIDAD (Kg)
CANTIDAD REAL CON DESPERDICIO DE 5%
CEMENTO 6,5 6,78
ARENA DE OTTAWWA 15,7 16,52
CUARZO 22,06 23,16
AGUA 3,55 3,73
Fibra de Vidrio 0,065 0,068
CANTIDAD DE CUARZO POR BACHADA
tamiz # material que pasa %
material que pasa (Kg)
material que retiene (Kg)
2" 100 23,16 0
1 y 1/2 " 97,5 22,58 0,58
3/4" 42,5 9,84 12,74
3/8" 30 6,95 2,89
#4 2,5 0,58 6,37
#8 0,58
CANTIDAD DE ARENA DE OTAWWA POR BACHADA
#4 100 16,52 0,000
#8 100 16,52 0,000
#16 100 16,52 0,000
#30 99 16,36 0,165
#50 16 2,64 13,713
#100 0 0,000 2,643
fondo 0 0 0,000 Fuente. Autores
109
Cantidad de material para la mezcla de los especímenes del diseño #9
DISEÑO 9
cilindros diametro (m) altura (m) volumen (m3)
9 0,2 0,1 0,02827
Placas lado 1 lado 2 espesor volumen (m3)
2 0,15 0,15 0,04 0,0018
Volumen total 0,03007
MATERIAL CANTIDAD (Kg)
CANTIDAD REAL CON DESPERDICIO DE 5%
CEMENTO 6,5 6,78
ARENA DE OTTAWWA 15,7 16,52
CUARZO 22,06 23,16
AGUA 3,55 3,73
PET 0,47 0,50
CANTIDAD DE CUARZO POR BACHADA
tamiz # material que pasa %
material que pasa (Kg)
material que retiene (Kg)
2" 100 23,16 0
1 y 1/2 " 97,5 22,58 0,58
3/4" 42,5 9,84 12,74
3/8" 30 6,95 2,89
#4 2,5 0,58 6,37
#8 0,58
CANTIDAD DE ARENA DE OTAWWA POR BACHADA
#4 100 16,52 0,000
#8 100 16,52 0,000
#16 100 16,52 0,000
#30 99 16,36 0,165
#50 16 2,64 13,713
#100 0 0,000 2,643
fondo 0 0 0,000 Fuente. Autores
110
Cantidad de material para la mezcla de los especímenes del diseño #10
DISEÑO 10
cilindros diametro (m) altura (m) volumen (m3)
9 0,2 0,1 0,02827
Placas lado 1 lado 2 espesor volumen (m3)
2 0,15 0,15 0,04 0,0018
Volumen total 0,03007
MATERIAL CANTIDAD (Kg)
CANTIDAD REAL CON DESPERDICIO DE 5%
CEMENTO 6,5 6,78
ARENA DE OTTAWWA 15,7 16,52
CUARZO 22,06 23,16
AGUA 3,55 3,73
FIBRAS DE NYLON 0,157 0,165
CANTIDAD DE CUARZO POR BACHADA
tamiz # material que pasa %
material que pasa (Kg)
material que retiene (Kg)
2" 100 23,16 0
1 y 1/2 " 97,5 22,58 0,58
3/4" 42,5 9,84 12,74
3/8" 30 6,95 2,89
#4 2,5 0,58 6,37
#8 0,58
CANTIDAD DE ARENA DE OTAWWA POR BACHADA
#4 100 16,52 0,000
#8 100 16,52 0,000
#16 100 16,52 0,000
#30 99 16,36 0,165
#50 16 2,64 13,713
#100 0 0,000 2,643
fondo 0 0 0,000 Fuente. Autores
111
Cantidad de material para la mezcla de los especímenes del diseño #11
DISEÑO 11
cilindros diametro (m) altura (m) volumen (m3)
6 0,2 0,1 0,01885
Placas lado 1 lado 2 espesor volumen (m3)
2 0,15 0,15 0,04 0,0018
Volumen total 0,02065
MATERIAL CANTIDAD (Kg)
CANTIDAD REAL CON DESPERDICIO DE 5%
CEMENTO 6,5 6,78
ARENA DE OTTAWWA 15,7 16,52
CUARZO 22,06 23,16
AGUA 3,55 3,73
FIBRAS DE VIDRIO 0,65 0,68
PET 0,47 0,50
CANTIDAD DE CUARZO POR BACHADA
tamiz # material que pasa %
material que pasa (Kg)
material que retiene (Kg)
2" 100 23,16 0
1 y 1/2 " 97,5 22,58 0,58
3/4" 42,5 9,84 12,74
3/8" 30 6,95 2,89
#4 2,5 0,58 6,37
#8 0,58
CANTIDAD DE ARENA DE OTAWWA POR BACHADA
#4 100 16,52 6,637
#8 100 16,52 0,000
#16 100 16,52 0,000
#30 99 16,36 0,165
#50 16 2,64 13,713
#100 0 0,000 2,643
fondo 0 0 0,000 Fuente. Autores
112
APENDICE C: ESPECIFICACIONES DE LOS 11 DISEÑOS FABRICADOS
PARA EL CALCULO DE TRANMITANCIA ÓPTICA
113
En las siguientes tablas se referencian los cinco diferentes puntos analizados por cada
placa, que evidencia cada uno de los diseños realizados.
DATOS DE TRANSMITANCIA DISEÑO N° 1
PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3 PUNTO 4 PUNTO 5
1,25 1,2 1,25 1,24 125
PROMEDIO DE DATOS 1,25
DATOS DE TRANSMITANCIA DISEÑO N° 2
PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3 PUNTO 4 PUNTO 5
1,48 1,50 1,49 1,50 1,50
PROMEDIO DE DATOS 1,50
DATOS DE TRANSMITANCIA DISEÑO N° 3
PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3 PUNTO 4 PUNTO 5
1,39 1,38 1,40 1,40 1,40
PROMEDIO DE DATOS 1,40
DATOS DE TRANSMITANCIA DISEÑO N° 4
PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3 PUNTO 4 PUNTO 5
3,6 3,4 3,4 3,5 3,4
PROMEDIO DE DATOS 3,4
DATOS DE TRANSMITANCIA DISEÑO N° 5
PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3 PUNTO 4 PUNTO 5
1,48 1,50 1,49 1,50 1,50
PROMEDIO DE DATOS 1,50
DATOS DE TRANSMITANCIA DISEÑO N° 6
PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3 PUNTO 4 PUNTO 5
0,90 1,10 1,10 1,09 1,10
PROMEDIO DE DATOS 1,10
114
DATOS DE TRANSMITANCIA DISEÑO N° 7
PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3 PUNTO 4 PUNTO 5
1,2 1,2 1,25 1,24 1,21
PROMEDIO DE DATOS 1,20
DATOS DE TRANSMITANCIA DISEÑO N° 8
PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3 PUNTO 4 PUNTO 5
1,1 1,08 1,11 1,1 1,09
PROMEDIO DE DATOS 1,10
DATOS DE TRANSMITANCIA DISEÑO N° 9
PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3 PUNTO 4 PUNTO 5
1,42 1,43 1,4 1,41 1,41
PROMEDIO DE DATOS 1,41
DATOS DE TRANSMITANCIA DISEÑO N° 10
PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3 PUNTO 4 PUNTO 5
1,25 1,75 1,50 1,53 1,50
PROMEDIO DE DATOS 1,50
DATOS DE TRANSMITANCIA DISEÑO N° 11
PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3 PUNTO 4 PUNTO 5
1,09 1,05 1,03 105 1,08
PROMEDIO DE DATOS 1,05 Tabla 4.50 Datos Analizados por cada diseño. Fuente. Autores
115
APENDICE D: MEMORIA DE CÁLCULO DE LOS 11 DISEÑOS
FABRICADOS.
116
DISEÑO DE MEZCLA #1 (para 1 m3 de concreto).
Calculo del contenido de cemento
Volumen del cemento
0,50 = 154 )"�3J
J = 154 )"�30,50 = 308)"
Siguiendo la norma NTC 221 para determinar la densidad del cemento se obtuvo:
K = F���LMN(M�M OP, "QPNR�M LM�GN�S�LP�, (�3 = 64"
23.35(�3 − 0,5(�3 = 2,8 "(�3 = 2800 )"�3
Q(M�.= 308)"2800)"/�3 = 0,110�3
Estimación del contenido de Cuarzo
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = �M�P(P�G�(O�LPVPNR�M LMEM(UGUM OM
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = 4,584)"0.002827�3 = 1621,1)"/�3
Ya que el módulo de finura de la arena es de 3.44 y el tamaño máximo nominal del
agregado es de ¾” podemos determinar qué:
WWP = 0,6�3
Entonces el peso seco del agregado grueso será:
117
�� = WWP ∗ (FR()
�M�P�M(PLMN(R�ESP = 0,6�3 ∗ (1621.1 )"�3) = 973)"/�3
Su volumen será el peso seco dividido su densidad aparente seca.
QPNR�M LMN(R�ESP = �M�P�M(PLMN(R�ESP ÷ �M �UL�L�G�EM OM�M(�
Q( = 973)"2620 )"�3
= 0,371�3
Adición de Fibras de vidr io
Tomando como base otras investigaciones de concretos translucidos se decidió adicionar el
1% en peso del cemento para este diseño, así pues para 1 m3 de concreto se deben
adicionar 3.08 kilos de fibra de vidrio, su densidad es de 2.580 Kg/m3 lo cual quiere decir
que el volumen ocupado será de ser como lo indica la ecuación.
QC = 3.08\"2.580)"/�3 = 0.001193�3
Estimación de contenido de arena de cuarzo
Q�E = 1 − Q( − Q(R − Q� − Q�U − QCV
Var=Volumen de arena de cuarzo
Vc= Volumen de cemento
118
Vcu=Volumen de cuarzo
Va=Volumen de agua
Vai=Volumen del aire
Vfv= Volumen de fibras de vidrio
Q�E = 1�3 − 0.110�3 − 0.371�3 − 0.154�3 − 0.020�3 − 0.001193�3 = 0.344�3
Peso de la arena de cuarzo
]�E = Q�E ∗ FR
War=Peso de la arena de cuarzo
Var=Volumen de la arena de cuarzo
Mu=Masa unitaria de la arena de cuarzo
]�E = 0.344�3�2620 )"�3 = 901,8)"
DISEÑO DE MEZCLA #2 (para 1 m3 de concreto).
Calculo del contenido de cemento
Volumen del cemento
0,50 = 154 )"�3J
J = 154 )"�30,50 = 308)"
Siguiendo la norma NTC 221 para determinar la densidad del cemento se obtuvo:
K = F���LMN(M�M OP, "QPNR�M LM�GN�S�LP�, (�3 = 64"
23.35(�3 − 0,5(�3 = 2,8 "(�3 = 2800 )"�3
119
Q(M�.= 308)"2800)"/�3 = 0,110�3
Estimación del contenido de cuarzo
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = �M�P(P�G�(O�LPVPNR�M LMEM(UGUM OM
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = 4,584)"0.002827�3 = 1621,1)"/�3
Ya que el módulo de finura de la arena es de 3.44 y el tamaño máximo nominal del
agregado es de ¾” podemos determinar que:
WWP = 0,6�3
Entonces el peso seco del agregado grueso será:
�� = WWP ∗ (FR()
�M�P�M(PLMN(R�ESP = 0,6�3 ∗ (1621.1 )"�3) = 973)"/�3
Su volumen será el peso seco dividido su densidad aparente seca
QPNR�M LMN(R�ESP = �M�P�M(PLMN(R�ESP ÷ �M �UL�L�G�EM OM�M(�
Q( = 973)"2620 )"�3
= 0,371�3
120
Estimación de contenido de arena de cuarzo
Q�E = 1 − Q( − Q" − Q� − Q�U
Var=Volumen de arena de cuarzo
Vc= Volumen de cemento
Vcu=Volumen de cuarzo
Va=Volumen de agua
Vai=Volumen del aire
Q�E = 1�3 − 0.110�3 − 0.371�3 − 0.154�3 − 0.020�3−= 0.345�3
Peso de la arena de cuarzo
]�E = Q�E ∗ FR
War=Peso de la arena de cuarzo
Var=Volumen de la arena de cuarzo
Mu=Masa unitaria de la arena de cuarzo
]�E = 0.345�3�2620 )"�3 = 904,9)"
DISEÑO DE MEZCLA #3
Calculo del contenido de cemento
Volumen del cemento
0,50 = 154 )"�3J
121
J = 154 )"�30,50 = 308)"
Siguiendo la norma NTC 221 para determinar la densidad del cemento se obtuvo:
K = F���LMN(M�M OP, "QPNR�M LM�GN�S�LP�, (�3 = 64"
23.35(�3 − 0,5(�3 = 2,8 "(�3 = 2800 )"�3
Q(M�.= 308)"2800)"/�3 = 0,110�3
Estimación del contenido de cuarzo
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = �M�P(P�G�(O�LPVPNR�M LMEM(UGUM OM
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = 4,584)"0.002827�3 = 1621,1)"/�3
Ya que el módulo de finura de la arena es de 3.44 y el tamaño máximo nominal del
agregado es de ¾” podemos determinar que:
WWP = 0,6�3
Entonces el peso seco del agregado grueso será:
�� = WWP ∗ (FR()
�M�P�M(PLMN(R�ESP = 0,6�3 ∗ (1621.1 )"�3) = 973)"/�3
Su volumen será el peso seco dividido su densidad aparente seca
122
QPNR�M LMN(R�ESP = �M�P�M(PLMN(R�ESP ÷ �M �UL�L�G�EM OM�M(�
Q( = 973)"2620 )"�3
= 0,371�3
Adición de Fibras de vidrio
Tomando como base otras investigaciones de concretos translucidos se decidió adicionar
el 1% en peso del cemento para este diseño, así pues para 1 m3 de concreto se deben
adicionar 3.08 kilos de fibra de vidrio, su densidad es de 2.580 Kg/m3 lo cual quiere decir
que el volumen ocupado será como lo indica la ecuación.
QCV = 3.08\"2.580)"/�3 = 0.001193�3
Adición de tereftalato de polietileno (PET)
Para este diseño se pet con dimensiones entre 1/16” y 3/8” para que contribuyera en la
transmitancia óptica del material la cantidad suministrada fue de 3% del agregado fino asi
pues para 1 m3 de concreto se deben adicionar 27,15Kg de pet, su densidad es de 1380
Kg/m3 así pues el volumen ocupado será como lo indica la ecuación.
QGMO = 27.15)"1380)"�3
= 0.0196�3
Estimación de contenido de arena de cuarzo
Q�E = 1 − Q( − Q(R − Q� − Q�U − QCV − QGMO
123
Var=Volumen de arena de cuarzo
Vc= Volumen de cemento
Vcu=Volumen de cuarzo
Va=Volumen de agua
Vai=Volumen del aire
Vfv= Volumen de fibras de vidrio
Vpet= Volumen del pet
Q�E = 1�3 − 0.110�3 − 0.371�3 − 0.154�3 − 0.020�3 − 0.001193�3 − 0.0196= 0.325�3
Peso de la arena de cuarzo
]�E = Q�E ∗ FR
War=Peso de la arena de cuarzo
Var=Volumen de la arena de cuarzo
Mu=Masa unitaria de la arena de cuarzo
]�E = 0.325�3�2620 )"�3 = 850.4)"
DISEÑO DE MEZCLA #4
Calculo del contenido de cemento
Volumen del cemento
0,50 = 154 )"�3J
124
J = 154 )"�30,50 = 308)"
Siguiendo la norma NTC 221 para determinar la densidad del cemento se obtuvo:
K = F���LMN(M�M OP, "QPNR�M LM�GN�S�LP, (�3 = 64"
23.35(�3 − 0,5(�3 = 2,8 "(�3 = 2800 )"�3
Q(M�.= 308)"2800)"/�3 = 0,110�3
Estimación del contenido de cuarzo
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = �M�P(P�G�(O�LPVPNR�M LMEM(UGUM OM
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = 4,584)"0.002827�3 = 1621,1)"/�3
Ya que el módulo de finura de la arena es de 3.44 y el tamaño máximo nominal del
agregado es de ¾” podemos determinar que:
WWP = 0,6�3
Entonces el peso seco del agregado grueso será:
�� = WWP ∗ (FR()
�M�P�M(PLMN(R�ESP = 0,6�3 ∗ (1621.1 )"�3) = 973)"/�3
Su volumen será el peso seco dividido su densidad aparente seca
125
QPNR�M LMN(R�ESP = �M�P�M(PLMN(R�ESP ÷ �M �UL�L�G�EM OM�M(�
Q( = 973)"2620 )"�3
= 0,371�3
Adición de Fibras ópticas
Tomando como base otras investigaciones de concretos translucidos se decidió adicionar
el 2% en peso del cemento para este diseño, así pues para 1 m3 de concreto se deben
adicionar 6.3 kilos de fibras ópticas, su densidad es de 355 Kg/m3 lo cual quiere decir que
el volumen ocupado será como lo indica la ecuación.
QCP = 6.3\"355)"/�3 = 0.0178�3
Estimación de contenido de arena de cuarzo
Q�E = 1 − Q( − Q" − Q� − Q�U − QCP
Var=Volumen de arena de cuarzo
Vv= Volumen de cemento
Vg=Volumen de grava
Va=Volumen de agua
Vai=Volumen del aire
Vfo=Volumen de fibras ópticas
Q�E = 1�3 − 0.110�3 − 0.371�3 − 0.154�3 − 0.020�3 − 0.0178 = 0.328�3
126
Peso de la arena de cuarzo
]�E = Q�E ∗ FR
War=Peso de la arena de cuarzo
Var=Volumen de la arena de cuarzo
Mu=Masa unitaria de la arena de cuarzo
]�E = 0.344�3�2620 )"�3 = 901,8)"
DISEÑO DE MEZCLA #5
Calculo del contenido de cemento
Volumen del cemento
0,50 = 154 )"�3J
J = 154 )"�30,50 = 308)"
Siguiendo la norma NTC 221 para determinar la densidad del cemento se obtuvo:
K = F���LMN(M�M OP, "QPNR�M LM�GN�S�LP�, (�3 = 64"
23.35(�3 − 0,5(�3 = 2,8 "(�3 = 2800 )"�3
Q(M�.= 308)"2800)"/�3 = 0,110�3
Estimación del contenido de cuarzo
127
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = �M�P(P�G�(O�LPVPNR�M LMEM(UGUM OM
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = 4,584)"0.002827�3 = 1621,1)"/�3
Ya que el módulo de finura de la arena es de 1.8 y el tamaño máximo nominal del
agregado es de ¾” podemos determinar que:
WWP = 0,66�3
Entonces el peso seco del agregado grueso será:
�� = WWP ∗ (FR()
�M�P�M(PLMN(R�ESP = 0,66�3 ∗ (1621.1 )"�3) = 1069.9)"/�3
Su volumen será el peso seco dividido su densidad aparente seca
QPNR�M LMN(R�ESP = �M�P�M(PLMN(R�ESP ÷ �M �UL�L�G�EM OM�M(�
Q( = 1069.9)"2620 )"�3
= 0,408�3
Estimación de contenido de arena de sílice
Q�� = 1 − Q( − Q" − Q� − Q�U − QCP
128
Vas=Volumen de arena de silice
Vc= Volumen de cemento
Vg=Volumen de grava
Va=Volumen de agua
Vai=Volumen del aire
Q�E = 1�3 − 0.110�3 − 0.408�3 − 0.154�3 − 0.020�3−= 0.308�3
Peso de la arena de sílice
]�E = Q�E ∗ FR
War=Peso de la arena de cuarzo
Var=Volumen de la arena de silice
Mu=Masa unitaria de la arena de cuarzo
]�E = 0.308�3�2560 )"�3 = 787.6)"
DISEÑO DE MEZCLA #6
Calculo del contenido de cemento
Volumen del cemento
0,50 = 154 )"�3J
J = 154 )"�30,50 = 308)"
Siguiendo la norma NTC 221 para determinar la densidad del cemento se obtuvo:
K = F���LMN(M�M OP, "QPNR�M LM�GN�S�LP, (�3 = 64"
23.35(�3 − 0,5(�3 = 2,8 "(�3 = 2800 )"�3
129
Q(M�.= 308)"2800)"/�3 = 0,110�3
Estimación del contenido de cuarzo
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = �M�P(P�G�(O�LPVPNR�M LMEM(UGUM OM
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = 4,584)"0.002827�3 = 1621,1)"/�3
Ya que el módulo de finura de la arena es de 1.8 y el tamaño máximo nominal del
agregado es de ¾” de la tabla podemos determinar que:
WWP = 0,66�3
Entonces el peso seco del agregado grueso será:
�� = WWP ∗ (FR()
�M�P�M(PLMN(R�ESP = 0,66�3 ∗ (1621.1 )"�3) = 1069.9)"/�3
Su volumen será el peso seco dividido su densidad aparente seca
QPNR�M LMN(R�ESP = �M�P�M(PLMN(R�ESP ÷ �M �UL�L�G�EM OM�M(�
Q( = 1069.9)"2620 )"�3
= 0,408�3
130
Adición de Fibras de vidrio
Tomando como base otras investigaciones de concretos translucidos se decidió adicionar el
1% en peso del cemento para este diseño, así pues para 1 m3 de concreto se deben
adicionar 3.08 kilos de fibra de vidrio, su densidad es de 2.580 Kg/m3 lo cual quiere decir
que el volumen ocupado será como lo indica la ecuación
QCV = 3.08\"2.580)"/�3 = 0.001193�3
Estimación de contenido de arena de sílice
Q�� = 1 − Q( − Q(R − Q� − Q�U − QCV
Vas=Volumen de arena de silice
Vc= Volumen de cemento
Vcu=Volumen de grava
Va=Volumen de agua
Vai=Volumen del aire
Vfv=Volumen de la fibra de vidrio
Q�E = 1�3 − 0.110�3 − 0.408�3 − 0.154�3 − 0.020�3 − 0,001193 = 0.308�3
Peso de la arena de sílice
]�E = Q�E ∗ FR
War=Peso de la arena de cuarzo
Var=Volumen de la arena de sílice
Mu=Masa unitaria de la arena de cuarzo
131
]�E = 0.308�3�2560 )"�3 = 787.6)"
DISEÑO DE MEZCLA #7
Calculo del contenido de cemento
Volumen del cemento
0,50 = 154 )"�3J
J = 154 )"�30,50 = 308)"
Siguiendo la norma NTC 221 para determinar la densidad del cemento se obtuvo:
K = F���LMN(M�M OP, "QPNR�M LM�GN�S�LP�, (�3 = 64"
23.35(�3 − 0,5(�3 = 2,8 "(�3 = 2800 )"�3
Q(M�.= 308)"2800)"/�3 = 0,110�3
Estimación del contenido de Cuarzo
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = �M�P(P�G�(O�LPVPNR�M LMEM(UGUM OM
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = 4,584)"0.002827�3 = 1621,1)"/�3
132
Ya que el módulo de finura de la arena es de 1.844 y el tamaño máximo nominal del
agregado es de ¾” podemos determinar que:
WWP = 0,66�3
Entonces el peso seco del agregado grueso será:
�� = WWP ∗ (FR()
�M�P�M(PLMN(R�ESP = 0,66�3 ∗ (1621.1 )"�3) = 1069.9)"/�3
Su volumen será el peso seco dividido su densidad aparente seca
QPNR�M LMN(R�ESP = �M�P�M(PLMN(R�ESP ÷ �M �UL�L�G�EM OM�M(�
Q( = 1069.9)"2620 )"�3
= 0,408�3
Estimación de contenido de arena de Ottawa
Q�� = 1 − Q( − Q(R − Q� − Q�U − QCP
Vas=Volumen de arena de Ottawa
Vc= Volumen de cemento
Vcu=Volumen de cuarzo
Va=Volumen de agua
Vai=Volumen del aire
Q�E = 1�3 − 0.110�3 − 0.408�3 − 0.154�3 − 0.020�3−= 0.308�3
133
Peso de la arena de Ottawa
]�P = Q�E ∗ FR
War=Peso de la arena de Ottawa
Var=Volumen de la arena de sílice
Mu=Masa unitaria de la arena de cuarzo
]�E = 0.308�3�2640 )"�3 = 812)"
DISEÑO DE MEZCLA #8
Calculo del contenido de cemento
Volumen del cemento
0,50 = 154 )"�3J
J = 154 )"�30,50 = 308)"
Siguiendo la norma NTC 221 para determinar la densidad del cemento se obtuvo:
K = F���LMN(M�M OP, "QPNR�M LM�GN�S�LP�, (�3 = 64"
23.35(�3 − 0,5(�3 = 2,8 "(�3 = 2800 )"�3
Q(M�.= 308)"2800)"/�3 = 0,110�3
134
Estimación del contenido de cuarzo
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = �M�P(P�G�(O�LPVPNR�M LMEM(UGUM OM
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = 4,584)"0.002827�3 = 1621,1)"/�3
Ya que el módulo de finura de la arena es de 1.844 y el tamaño máximo nominal del
agregado es de ¾” podemos determinar que:
WWP = 0,66�3
Entonces el peso seco del agregado grueso será:
�� = WWP ∗ (FR()
�M�P�M(PLMN(R�ESP = 0,66�3 ∗ (1621.1 )"�3) = 1069.9)"/�3
Su volumen será el peso seco dividido su densidad aparente seca
QPNR�M LMN(R�ESP = �M�P�M(PLMN(R�ESP ÷ �M �UL�L�G�EM OM�M(�
Q( = 1069.9)"2620 )"�3
= 0,408�3
Adición de Fibras de vidrio
Tomando como base otras investigaciones de concretos translucidos se decidió adicionar
135
el 1% en peso del cemento para este diseño, así pues para 1 m3 de concreto se deben
adicionar 3.08 kilos de fibra de vidrio, su densidad es de 2.580 Kg/m3 lo cual quiere decir
que el volumen ocupado será como lo indica la ecuación.
QCV = 3.08\"2.580)"/�3 = 0.001193�3
Estimación de contenido de arena de Ottawa
Q�P = 1 − Q( − Q(R − Q� − Q�U − QC
Vao=Volumen de arena de Ottawa
Vc= Volumen de cemento
Vcu=Volumen de cuarzo
Va=Volumen de agua
Vai=Volumen del aire
Vfv=Volumen de la fibra de vidrio
Q�P = 1�3 − 0.110�3 − 0.408�3 − 0.154�3 − 0.020�3 − 0.001193 = 0.306�3
Peso de la arena de Ottawa
]�P = Q�E ∗ FR
Wao=Peso de la arena de Ottawa
Var=Volumen de la arena de Ottawa
Mu=Masa unitaria de la arena de Ottawa
]�E = 0.306�3�2640 )"�3 = 809)
136
DISEÑO DE MEZCLA #9
Calculo del contenido de cemento
Volumen del cemento
0,50 = 154 )"�3J
J = 154 )"�30,50 = 308)"
Siguiendo la norma NTC 221 para determinar la densidad del cemento se obtuvo:
K = F���LMN(M�M OP, "QPNR�M LM�GN�S�LP�, (�3 = 64"
23.35(�3 − 0,5(�3 = 2,8 "(�3 = 2800 )"�3
Q(M�.= 308)"2800)"/�3 = 0,110�3
Estimación del contenido de cuarzo
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = �M�P(P�G�(O�LPVPNR�M LMEM(UGUM OM
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = 4,584)"0.002827�3 = 1621,1)"/�3
Ya que el módulo de finura de la arena es de 1.844 y el tamaño máximo nominal del
agregado es de ¾” podemos determinar que:
137
WWP = 0,66�3
Entonces el peso seco del agregado grueso será:
�� = WWP ∗ (FR()
�M�P�M(PLMN(R�ESP = 0,66�3 ∗ (1621.1 )"�3) = 1069.9)"/�3
Su volumen será el peso seco dividido su densidad aparente seca
QPNR�M LMN(R�ESP = �M�P�M(PLMN(R�ESP ÷ �M �UL�L�G�EM OM�M(�
Q( = 1069.9)"2620 )"�3
= 0,408�3
Adición de tereftalato de polietileno (PET)
Para este diseño se agregó pet con una granulometría entre 1/16” y 3/8” para que
contribuyera en la transmitancia óptica del material la cantidad suministrada fue de 3% del
agregado fino así pues para 1 m3 de concreto se deben adicionar 24.27 Kg de pet, su
densidad es de 1380 Kg/m3 así pues el volumen ocupado será como lo indica la ecuación:
QGMO = 24,27)"1380)"�3
= 0.0175�3
Estimación de contenido de arena de Ottawa
Q�P = 1 − Q( − Q(R − Q� − Q�U − QGMO
138
Vao=Volumen de arena de Ottawa
Vc= Volumen de cemento
Vcu=Volumen de cuarzo
Va=Volumen de agua
Vai=Volumen del aire
Vpet=Volumen del pet
Q�P = 1�3 − 0.110�3 − 0.408�3 − 0.154�3 − 0.020�3 − 0.0175 = 0.290�3
Peso de la arena de Ottawa
]�P = Q�E ∗ FR
Wao=Peso de la arena de Ottawa
Var=Volumen de la arena de Ottawa
Mu=Masa unitaria de la arena de Ottawa
]�E = 0.290�3�2640 )"�3 = 766)"
DISEÑO DE MEZCLA #10
Calculo del contenido de cemento
Volumen del cemento
0,50 = 154 )"�3J
J = 154 )"�30,50 = 308)"
Siguiendo la norma NTC 221 para determinar la densidad del cemento se obtuvo:
139
K = F���LMN(M�M OP, "QPNR�M LM�GN�S�LP�, (�3 = 64"
23.35(�3 − 0,5(�3 = 2,8 "(�3 = 2800 )"�3
Q(M�.= 308)"2800)"/�3 = 0,110�3
Estimación del contenido de cuarzo
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = �M�P(P�G�(O�LPVPNR�M LMEM(UGUM OM
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = 4,584)"0.002827�3 = 1621,1)"/�3
Ya que el módulo de finura de la arena es de 1.844 y el tamaño máximo nominal del
agregado es de ¾” podemos determinar que:
WWP = 0,66�3
Entonces el peso seco del agregado grueso será:
�� = WWP ∗ (FR()
�M�P�M(PLMN(R�ESP = 0,66�3 ∗ (1621.1 )"�3) = 1069.9)"/�3
Su volumen será el peso seco dividido su densidad aparente seca
QPNR�M LMN(R�ESP = �M�P�M(PLMN(R�ESP ÷ �M �UL�L�G�EM OM�M(�
140
Q( = 1069.9)"2620 )"�3
= 0,408�3
Adición de fibras de nylon
Para este diseño se adicionaron fibras de nylon para que contribuyera en la
transmitancia óptica del material creando haces de luz para que esta viaje atabes de ellos, la
cantidad suministrada fue de 1% del agregado fino, así pues para 1 m3 de concreto se
deben adicionar 7.66 Kg de nylon, su densidad es de 1150 Kg/m3 así pues el volumen
ocupado será como lo indica la ecuación:
Q ^NP = 7.66)"1150)"�3
= 0.0066�3
Estimación de contenido de arena de Ottawa
Q�P = 1 − Q( − Q(R − Q� − Q�U − Q ^
Vao=Volumen de arena de Ottawa
Vc= Volumen de cemento
Vcu=Volumen de cuarzo
Va=Volumen de agua
Vai=Volumen del aire
Vny=Volumen de las fibras de nylon
Q�P = 1�3 − 0.110�3 − 0.408�3 − 0.154�3 − 0.020�3 − 0.0066 = 0.301�3
Peso de la arena de Ottawa
]�P = Q�E ∗ FR
141
Wao=Peso de la arena de Ottawa
Var=Volumen de la arena de Ottawa
Mu=Masa unitaria de la arena de Ottawa
]�E = 0.301�3�2640 )"�3 = 795)"
DISEÑO DE MEZCLA #11
Calculo del contenido de cemento
Volumen del cemento
0,50 = 154 )"�3J
J = 154 )"�30,50 = 308)"
Siguiendo la norma NTC 221 para determinar la densidad del cemento se obtuvo:
K = F���LMN(M�M OP, "QPNR�M LM�GN�S�LP�, (�3 = 64"
23.35(�3 − 0,5(�3 = 2,8 "(�3 = 2800 )"�3
Q(M�.= 308)"2800)"/�3 = 0,110�3
Estimación del contenido de cuarzo
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = �M�P(P�G�(O�LPVPNR�M LMEM(UGUM OM
F���R UO�EU�(P�G�(O�L� = 4,584)"0.002827�3 = 1621,1)"/�3
Ya que el módulo de finura de la arena es de 1.844 y el tamaño máximo nominal del
142
agregado es de ¾” podemos determinar que:
WWP = 0,66�3
Entonces el peso seco del agregado grueso será:
�� = WWP ∗ (FR()
�M�P�M(PLMN(R�ESP = 0,66�3 ∗ (1621.1 )"�3) = 1069.9)"/�3
Su volumen será el peso seco dividido su densidad aparente seca
QPNR�M LMN(R�ESP = �M�P�M(PLMN(R�ESP ÷ �M �UL�L�G�EM OM�M(�
Q( = 1069.9)"2620 )"�3
= 0,408�3
Adición de Fibras de vidr io
Tomando como base otras investigaciones de concretos translucidos se decidió adicionar el
1% en peso del cemento para este diseño, así pues para 1 m3 de concreto se deben
adicionar 3.08 kilos de fibra de vidrio, su densidad es de 2.580 Kg/m3 lo cual quiere decir
que el volumen ocupado será como lo indica la ecuación:
QCV = 3.08\"2.580)"/�3 = 0.001193�3
Adición de tereftalato de polietileno (PET)
143
Para este diseño se pet con dimensiones entre 1/16” y 3/8” para que contribuyera en la
transmitancia óptica del material la cantidad suministrada fue de 3% del agregado fino así
pues para 1 m3 de concreto se deben adicionar 24,27Kg de pet, su densidad es de 1380
Kg/m3 así pues el volumen ocupado será como lo indica la ecuación:
QGMO = 24,27)"1380)"�3
= 0.0175�3
Estimación de contenido de arena de Ottawa
Q�P = 1 − Q( − Q(R − Q� − Q�U − QC-Vpet
Vao=Volumen de arena de Ottawa
Vc= Volumen de cemento
Vcu=Volumen de cuarzo
Va=Volumen de agua
Vai=Volumen del aire
Vf=Volumen de la fibra de vidrio
Vpet= Volumen del pet
Q�P = 1�3 − 0.110�3 − 0.408�3 − 0.154�3 − 0.020�3 − 0.001193 − 0,0175= 0.289�3
Peso de la arena de Ottawa
]�P = Q�E ∗ FR
Wao=Peso de la arena de Ottawa
Var=Volumen de la arena de Ottawa
Mu=Masa unitaria de la arena de Ottawa
]�E = 0.289�3�2640 )"�3 = 763)"
144
APENDICE E: DATOS ARROJADOS POR LA MÁQUINA UNIVERSAL EN
EL ENSAYO RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN PARA CILINDROS DE
4” .
RELACION AGUA-CEMENTO 0,50
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155
APENDICE F: CONTENIDO FOTOGRAFICO DE LOS ENSAYOS DE CONTENIDO DE AIRE PARA
CADA DISEÑO FABRICADO.
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157
158
APENDICE G: CONTENIDO FOTOGRAFICO DE LOS ENSAYOS
DE TRANSMITANCIA OPTICA, PARA CADA DISEÑO FABRICADO.
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161
162
163
164
APENDICE H: CONTENIDO FOTOGRAFICO DE LOS ENSAYOS
DE RESISTENCIA A LA COMPRESION POR CADA DISEÑO
FABRICADO.
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